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钛合金具有比强度高与抗腐蚀性能优异等特点，在航空航天、生物医学工程、建筑与机械等方面有广泛应用。但是，钛合金高温化学活性大、导热系数小且弹性模量低，刀具切削钛合金时容易产生粘着、表面温度高与后刀面振颤等问题而加剧刀具磨损，导致钛合金加工效率低下，切削刀具寿命短。针对钛合金的加工特点，本文选择CrAlN与Ti(Cr，Al)SiC(O)N涂层作为研究对象，以寻找适用于钛合金切削的新型刀具涂层材料。 本文利用非平衡磁控溅射方法与等离子体浸没离子注入方法在硬质合金表面沉积了CrAlN涂层，评价涂层成分、结构与机械性能，研究结果表明：CrAlN涂层的Al元素含量主要受非平衡磁控溅射方法制备CrAl涂层时的工艺参数影响，Al元素含量随铬靶的靶电流减小而增大，随铬靶与样品台之间的距离增大而增大；涂层主要由氮化物相与金属合金相(或金属相)组成；随着Al元素含量的增加，涂层硬度与弹性模量增加，摩擦系数降低且体积磨损率降低。 本文利用等离子增强磁控溅射方法在硬质合金基体表面制备了TiSiCN、TiSiCON、TiAlSiCN、TiAlSiCON、TiCrSiCN、TiCrSiCON、CrSiCN、CrSiCON、CrAlSiCN与CrAlSiCON共十种涂层，通过扫描电镜、X射线衍射、硬度测试、划痕试验与摩擦磨损试验等方法研究了金属元素和氧元素对涂层表面形貌、结构与机械性能的影响，研究结果表明：大多不含氧涂层表面光滑平整且晶粒细小，而含氧涂层表面晶粒粗大；涂层主要由氮化物与碳化物组成，氧元素的添加并未改变涂层晶体结构；Ti(或Cr)元素的添加有利于提高涂层硬度与膜-基临界失效载荷Lc值，而Al元素的添加则降低了涂层硬度与Lc值，含氧涂层的Lc值大于不含氧涂层的Lc值，但不含氧涂层抵抗膜-基结合界面裂纹扩展的能力与硬度值均高于含氧涂层；结合摩擦系数、涂层体积磨损率与TC4体积磨损率分析，高硬度的TiSiCN涂层耐磨损性能高于CrSiCN涂层，添加Ti(或Cr)元素后涂层耐磨损性能提高，添加Al元素后涂层耐磨损性能降低；Ti基涂层系列中，不含氧涂层的耐磨损性能优于含氧涂层，相反，Cr基涂层系列中，含氧涂层的耐磨损性能优于不含氧涂层。 利用等离子增强磁控溅射方法在四刃立铣刀表面沉积了TiSiCN、TiSiCON、TiCrSiCN、TiCrSiCON、CrSiCN与CrSiCON涂层，利用数控车床进行了钛合金铣削实验，涂层刀具铣削性能评价结果表明：涂层刀具的铣削温度均高于无涂层刀具，Cr基涂层刀具的铣削温度高于Ti基涂层刀具；不同涂层刀具对切屑的形貌无显著影响；不含氧涂层刀具铣削实验后后刀面涂层保持完整，其磨损量与无涂层刀具的相近，而含氧涂层刀具后刀面发生明显剥落，且磨损量数值较大。