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本研究课题来源于江苏省科技支撑计划（工业）（BE2012066）:航空大型数控装备用超大型齿圈精密制造关键技术研究,提出利用AlCrN刀具涂层可以提高切削加工效率和精度。常用的涂层有TiC与TiN,它们存在硬度低,摩擦系数大,工作温度低等缺点。AlCrN涂层硬度高,摩擦系数小,可以经受9001000℃的高温。目前系统地研究AlCrN涂层微观几何形貌、涂层-基体结合机制、高温氧化及摩擦性能较少,因此本文对AlCrN涂层的组织结构及性能进行了深入的研究,为提高AlCrN涂层刀具的应用水平提供参考。主要结论和创新成果如下:（1）利用阴极离子镀法在TiC基金属陶瓷刀具上制备了AlCrN涂层,用AFM观察了3D形貌,获得了表面粗糙度相关评定参数。结果表明:涂层表面致密,相对平整,与基体结合紧密。TiC基体与AlCrN涂层的表面粗糙度Sa值分别为63.7nm和135nm;AlCrN涂层表面高度值相对分散,支承系数大;AlCrN涂层平均颗粒直径710nm,TiC刀具基体1460nm;AlCrN涂层和TiC基体功率谱分布无规律,材料表面均表现为各向异性。TiC基体的表面轮廓和AlCrN涂层的没有确定的相互关系。（2）通过SEM、XRD和EDS对AlCrN涂层的物相组成表面界面元素含量及分布进行了研究,并对其界面冶金结合机理进行了探讨。结果表明:涂层中除了AlN相与CrN相,还有少量的TiC（N）相和Ni相;AlCrN涂层表面Al含量高,有利于提高耐磨性;Ti、C、N、Al元素发生了扩散,在界面处形成冶金结合,结合力为83N。（3）利用摩擦磨损试验研究TiC基刀具和AlCrN涂层摩擦因数变化和磨损机制。结果表明:AlCrN涂层比TiC基金属陶瓷刀具摩擦因数降低了约25%,随着载荷的增大,表现为摩擦因数减小;TiC基金属陶瓷刀具磨损机制为疲劳磨损+磨粒磨损+氧化磨损;AlCrN涂层磨损机制为磨粒磨损+氧化磨损。（4）利用高温氧化试验分析了AlCrN涂层耐高温氧化性能,利用光电子能谱仪（XPS）分析了氧化前后各元素的结合能变化。结果表明:900℃高温氧化后AlCrN涂层全部被氧化,生成Al2O3+Cr2O3,这些硬质相仍有一定的保护作用;氧化前后的XPS结果都存在Al2p峰、Cr2p峰、O1s峰、N1s峰和标定峰C1s;氧化前Al2p峰对应的结合能为74.3eV,对应的化学键是Al-N键,Cr2p3/2与Cr2p1/2的结合能分别是578.3eV与587.0eV,对应的化学键是Cr-N键,N1s峰的对应的结合能是400.0eV;900℃高温氧化后,Al2p的结合能为74.3eV,对应的化学键是Al-O和Al-Al键,Cr2p3/2与Cr2p1/2的结合能分别是587.3与576.9eV,对应的化学键是Cr-O键,N1s峰对应的结合能是400.0eV。氧化后与原始状态相比,对应Cr3+的Cr2p1/2峰结合能增大了0.3eV,是由于与Cr相化合O元素的电负性比N的电负性大所致。（5）利用900℃高温磨损试验研究了涂层的耐高温磨损行为。利用SEM观察了磨损形貌,用EDS和XRD分析了磨损前后元素和物相的变化,讨论了载荷对涂层摩擦因数和磨损性的影响。结果表明:经900℃高温氧化后,AlCrN涂层被氧化生成Al2O3和Cr2O3;在载荷600g、800g和1000g时,平均摩擦因数值分别是0.145、0.394和0.418;在涂层高温磨损时,磨损部位中产生了大量的氧化物,表现为氧化磨损,伴随着磨粒磨损+黏着磨损。