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在金属切削技术的发展进程中，氮化硅陶瓷刀具由于具有耐高温、耐磨、极高的红硬性和化学稳定性等优异的特性，故而在高速干切削灰铸铁方面得到广泛的应用。然而，Si3N4在切削高温下易发生分解，得到的Si与金属具有较好的亲和力，切削过程中会产生月牙洼磨损，使刀具失效。近年来，随着硬质涂层技术的发展，采用PVD技术在氮化硅陶瓷刀具表面制备一层硬质、耐磨涂层，结合氮化硅的优异性能来提高氮化硅刀具的切削性能成为一种可能。 为了研究涂层对氮化硅刀具性能的影响，本课题研究了三种不同体系的涂层：1）采用电弧离子镀技术在Si3N4刀具表面制备四组不同偏压的TiAlN涂层，分析不同偏压对涂层性能的影响，在合适偏压的基础上，研究氧含量对TiAlON涂层性能的影响；2）采用同样的方法分析不同偏压对CrAlN涂层性能的影响，以TiAlN涂层为中间层，在表面制备六组不同氧含量的CrAlON涂层；3）以TiAlN涂层为中间层，制备四组不同氧含量的CrAlSiON涂层。采用SEM、EDS、XRD研究制备的PVD涂层刀具的微观结构和物相结构，采用纳米划痕仪测试涂层与陶瓷基体的结合强度，维氏硬度计测定涂层刀具的显微硬度，数控车床切削灰铸铁评估涂层刀具的切削性能，高温马弗炉评定涂层的高温抗氧化性。 结果表明： 1）制备的TiAlN涂层氮化硅陶瓷刀具，在负偏压为100V时具有最优的切削性能；制备不同氧气流量下的TiAlON涂层，随着氧气的通入涂层刀具的硬度急剧下降，1000℃氧化2h后TiAlN和TiAlON涂层均被氧化，TiAlON涂层虽然可以起到一定的抑制氧化的作用，但是其不能满足1000℃的高温环境。 2）制备的CrAlN涂层氮化硅陶瓷刀具，在负偏压为150V时具有最优的切削性能；以TiAlN涂层为中间层，制备六组不同氧含量的CrAlON涂层，随着氧含量的增多，涂层刀具的硬度从HV0.052928±100下降到HV0.051519±75，结合强度先增大后减小，在氧含量为27.91at.％时结合力最大为42.1N，涂层由原来氮化物结构逐渐变为不稳定的氧化物结构；1000℃氧化2h后CrAlON涂层显示出了更优的抗高温氧化性能，随着涂层中氧含量的增多，CrAlON涂层对中间层的TiAlN涂层保护作用更加明显。 3）以TiAlN涂层为中间层，制备四组不同氧含量的CrAlSiON涂层，随着氧含量的增多，涂层刀具的硬度从HV0.052629±125减小为HV0.051633±100，结合强度先增大后减小，在氧含量为16.29at.%时，最大结合强度为61.16N，此时涂层陶瓷刀具的切削性能最好，切削长度为2230m；1000℃氧化2h后CrAlSiON涂层仍维持原来的结构，内部的TiAlN涂层出现轻微的氧化，随着氧含量的增多其氧化程度逐渐减轻。