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随着国家先进制造技术AMT的发展,中国制造2025国家计划迈入一个新的时代,这在很大程度上促进了高速切削、模具加工、航天航空以及各个领域中先进技术的发展。AlCrSiN虽然具有优良的力学性能,但是切削过程耐热能力差,在表层增加AlCrON涂层可以提高耐热能力,隔热效果增强,但却使涂层脆性增加,用两层韧性高的AlCrN涂层包裹AlCrON涂层来提高涂层的硬度和韧性;AlCrSiN涂层和刀具基体之间存在热膨胀系数高和应力梯度,加入AlCrN中间层可以起到应力缓冲,从而提高结合强度;基于以上,本文利用全自动电弧离子镀膜技术沉积了AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN纳米多层涂层,并且深入地研究了不同调制比和不同调制周期工艺对涂层的影响,分析了涂层的力学、摩擦学和微观结构方面的性能,然后将优化好的涂层涂覆在立铣刀具上,并和国产AlTiN涂层铣刀、进口AlCrN涂层铣刀进行了切削实验对比,研究结果如下:改变AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN涂层中AlCrSiN、AlCrN、AlCrON和AlCrN层之间的调制比,会改变涂层组织结构,改变晶粒生长方向。结果如下:沉积的AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN涂层具有非晶Si3N4包裹（Al,Cr）N纳米晶的复合结构;当AlCrSiN涂层与AlCrN、AlCrON和AlCrN涂层调制比为1:1时,涂层在（202）晶面择优取向,并且fcc-Cr N（110）和（220）、fcc-Al N（110）和（200）面衍射峰与标准衍射角有明显的偏离;在AlCrSiN涂层与AlCrN、AlCrON和AlCrN涂层调制比为1:1时,涂层力学性能中硬度、弹性模量和膜/基结合力达到最大值,为20.12 GPa、381.20 GPa和138.51 N;涂层力学性能中摩擦系数、磨损率均达到最小值,为0.574和0.962×10-3μm3/N·μm。改变AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN涂层的调制周期,可以优化涂层界面质量,改变涂层综合性能。结果如下:保证AlCrSiN、AlCrN、AlCrON和AlCrN涂层调制比为3:1:1:1时,改变AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN涂层调制周期,AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN纳米多层膜均为面心立方结构,并且具有明显的调制结构,调制界面清晰;随着调制周期的增加,涂层硬度和结合力均出现先增加后减少的趋势,当Λ=300 nm时,涂层硬度和结合力均达到最大值,为31.029 GPa和146.28 N;涂层力学性能中摩擦系数、磨损率均达到最小值,为0.592和1.04×10-3μm3/N·μm。在切削深度0.6 mm,切削宽度0.3 mm的切削条件下,国产AlTiN涂层、进口AlCrN涂层和AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN涂层的立铣刀45#淬火钢进行切削。三种涂层刀具失效时间为35 min、47 min和66 min,AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN涂层刀具磨损状态介于国产AlTiN涂层刀具和进口AlCrN涂层刀具磨损状态之间,AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN涂层刀具的切削寿命比国产AlTiN涂层刀具的切削寿命长,比进口AlCrN涂层刀具的切削寿命短。