本文利用磁控溅射技术在高速钢和单晶硅基体上制备了不同Ti含量的CrTiAIN镀层。采用EDS、XRD、SEM及TEM对镀层的化学成分、相组成及组织结构进行了分析；测试了镀层的硬度、韧性、结合强度、多冲抗力等基本力学性能；通过WMM-2型万能摩擦磨损试验机及光学显微镜研究了镀层的室温和热摩擦磨损性能；采用箱式电阻炉在不同温度下考察了镀层的热冲击性能；结合镀层的成分、微观形貌、相组成及力学性能探讨了Ti元素对镀层摩擦磨损和热冲击性能的影响及作用机理。研究结果表明：随着Ti含量的增加,镀层中出现少量的TiN相,并且镀层中的Ti原子会逐渐置换CrN中Cr原子形成(Cr, Ti, Al) N体系；镀层的表面形貌由三棱锥结构逐步转变为胞状结构；柱状结构间的界面也逐渐模糊；当Ti含量为5.13%时,镀层具有较好的力学性能。镀层与45钢常温对磨时,随着Ti含量的增加,其摩擦系数从0.52降至0.37,磨损失重率也逐渐降低,镀层的抗磨损性能增加,磨损机制由粘着磨损向磨粒磨损转换。热磨损时,随Ti含量的增加,镀层的摩擦系数呈减小趋势,磨损失重率先降低后增加,Ti含量为0%的镀层磨损失重率最大,Ti含量为10.05%的镀层具有比Ti含量为0.73%、5.13%镀层更大的磨损失重率。镀层的热磨损机制是粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损共同作用,且随着Ti含量的增加,其磨损机制逐渐以氧化磨损为主。Ti含量增加对镀层的抗热冲击性能也有影响,Ti含量高,热冲时易生成疏松结构的Ti02,可为氧原子的进一步扩散提供通道,降低了镀层的抗热冲击性能。