物理气相沉积（PVD）技术制备的AlCrN薄膜因其具有表面硬度高,结构致密,耐磨性好等优势受到广泛关注,其作为防护层可提高基体材料的服役寿命。但因AlCrN薄膜与金属基体热膨胀系数（CTE）、刚度等存在巨大差异,在高温、重载、冲击条件下膜-基界面处极易产生应力集中,限制了其在苛刻工况下的应用。超音速火焰喷涂（HVOF）技术制备的Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层具有承载能力优异、与基体的结合强度高等优点,同时Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层的CTE、刚度等介于金属基体和AlCrN薄膜之间。为了制备出在高温、重载等苛刻工况下具有优异性能的保护层,本研究基于AlCrN薄膜与Cr3C2-NiCr涂层性能优势协同的思想,设计制备出由Cr3C2-NiCr中间支撑层和耐磨AlCrN薄膜组成的AlCrN/Cr3C2-NiCr复合涂层,考察分析了AlCrN/Cr3C2-NiCr复合涂层在重载以及高温环境下的磨损机理。具体研究成果如下:（1）与单层AlCrN薄膜相比,AlCrN/Cr3C2-NiCr复合涂层的结合强度、承载能力、H/E、H~3/E~2、硬度等均有显著提升,特别是在重载条件下耐磨性提高了近8倍。有限元分析还表明,复合结构设计减小了AlCrN薄膜表面的高应力集中区域,并使应力集中区域远离膜-涂界面。（2）Cr3C2-NiCr中间支撑层对顶层AlCrN薄膜的微观组织影响极小,但能缓解AlCrN薄膜在承载时接触点周围产生应力集中。在800℃时,单层AlCrN薄膜发生严重的开裂及剥落。复合结构设计使顶层AlCrN薄膜高温磨损机制由单层的剥层磨损转变为复合涂层的磨粒磨损。（3）复合结构设计实现了材料热膨胀系数由顶层AlCrN薄膜向金属基体的梯度过渡,显著提高了复合结构的热稳定性。（4）当退火温度达到800℃时,复合结构中顶层薄膜开始被氧化,并形成Al2O3相。退火温度＞800℃时,温度会促进Cr在顶层薄膜表面的聚集,同时与Al2O3反应形成置换固溶体相（Cr-O-Al）,由于（Cr-O-Al）相的存在,顶层薄膜的硬度显著提高。