随着航空航天等高端制造领域的快速发展，对淬硬钢的需求日益增长，其高硬高强特性使刀具在切削中承受更大载荷与温升，易引发热疲劳磨损，且材料脆性带来的间歇冲击进一步加速刀具失效。因此，开发兼具高硬度、优异红硬性和良好抗冲击韧性的刀具涂层，对实现淬硬钢的高效加工具有重要意义。AlTiSiN涂层虽具备良好的红硬性与抗氧化性，但其固有脆性在加工淬硬钢时易导致裂纹萌生，抗冲击性不足。因此本文采用电弧离子镀技术，通过引入AlTiNbN涂层构建AlTiSiN/AlTiNbN复合结构，并利用Si-Nb共合金化的协同效应，系统研究其对涂层韧性及综合性能的改善作用。主要结论如下：
在不同AlTiNb靶电流下制备不同Nb含量的AlTiNbN涂层，XRD分析表明，涂层主要由hcp-AlTi、fcc-AlN、fcc-Nb和fcc-TiN等相组成，当Nb含量为7.06 at.%时，涂层结构最为致密，截面无明显缺陷，并展现出最佳的综合性能：硬度与弹性模量分别为31.29 GPa和477.29 GPa，H/E和H³/E*²值分别为0.063和0.101 GPa，临界载荷为77.51 N，同时，该涂层具有最佳的摩擦学性能，摩擦系数和磨损率分别低至0.68和1.05×10^⁻8 mm³/(N·mm)。
在不同转架转速下制备了四种AlTiSiN/AlTiNbN复合涂层。XRD分析表明，这四种涂层均为NaCl型的面心立方结构。当转速为20 Hz时，涂层综合性能最优：硬度与临界载荷分别为33.54 GPa和77.66 N，H/E和H³/E*²值分别为0.094和0.25 GPa，此外，该涂层具有最佳的摩擦学性能，摩擦系数和磨损率则降至最低值为0.65和1.01×10⁻⁸ mm³/(N·mm)。随后对复合涂层进行高温摩擦实验，当摩擦温度为300 ℃时，摩擦系数低至0.62；当摩擦温度为700 ℃时，涂层的耐磨性能达到最佳，摩擦损率低至2.13×10⁻⁸ mm³/(N·mm)。
对最优工艺制备的AlTiSiN/AlTiNbN复合涂层进行真空退火实验发现，涂层表面大颗粒细化，表面质量得到改善，XRD显示其主要由fcc-TiO与hcp-Ti₂AlN等晶相组成。在700 ℃退火后，涂层综合性能达到最优：硬度为27.36 GPa，临界载荷提升至79.09 N，同时磨损率下降0.92×10⁻⁸ mm³/(N·mm)，表现出更佳优异的耐磨性能

电弧离子镀技术，AlTiSiN/AlTiNbN复合涂层，力学性能，摩擦学性能，切削性能