Nb的氮化物具有复杂多样的相结构，在超导电子学和保护涂层等领域有着广阔的应用前景，探究不同相结构NbN的性能已成为目前的科研热点。本研究通过阴极弧蒸发法制备了NbN涂层，结合实验与第一性原理计算研究了NbN涂层的结构、力学性能和热性能。XRD实验表明：制备的涂层为六方ε-NbN与立方δ-NbN混合结构，六方相占据主体地位，能量与声子谱计算也证明ε-NbN在常态下具有最高的热力学稳定性。纳米压痕测试结果表明涂层的硬度和弹性模量分别为41.5 ± 0.6 GPa、521.5 ± 6.8 GPa，微柱压缩实验测得NbN涂层的P_C和K_C分别为50.58 mN、3.45 MPa·m^1/2。第一性原理计算结果表明ε-NbN键合偏共价性而δ-NbN偏金属性。TEM观测到硬性ε-NbN包裹韧性δ-NbN的纳米复合结构是NbN涂层具有高硬度高韧性特点的原因。800-1200℃退火过程中涂层发生ε-NbN向δ-NbN的转变，并产生软质四方相γ-Nb₄N₃导致硬度持续从37.8 ± 0.5 GPa下降至32.6 ± 0.4 GPa。

NbN；纳米复合结构；力学性能；热性能；第一性原理计算