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PVD镀层由于具有特殊的性能如高硬度、耐磨减磨、氧化温度高、防腐蚀等，可大大改善材料的表面性能。而镀膜后的工件、零件在使用时总会与周边的环境介质相接触。研究环境对镀层使用性能的影响，研究镀层在使用环境下的失效形式，可对镀层设计时考虑如何避免薄膜失效提供理论依据和方向。本文采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀膜技术在H13钢基体上沉积TiAlN单一镀层，Ti/TiAlN多层复合涂层，设计实验，模拟铝压铸模具在生产中的实际情况。分别用光学显微镜和Hitachi S-4800场发射扫描电子显微镜(SEM)从表面和截面观测镀层失效形貌并做能谱分析，研究所制备不同涂层在铝液中加热的热疲劳特点及热疲劳失效机理；通过观察镀层在高温铝液中长时间侵蚀后对表面、截面形貌变化和成分分析等途径，探讨硬质镀层在高温铝液中的浸蚀失效机理；本文亦在W6Mo5Cr4V2高速钢基体表面沉积不同体系薄膜，研究薄膜与铝合金之间摩擦磨损特性，并探讨薄膜与铝合金为摩擦副时薄膜磨擦学失效机理。主要结论有：1、铝液能对H13钢发生较强的腐蚀，使其表面凹凸不平。表面镀覆单一TiAlN薄膜或Ti/TiAlN多层膜都在一定程度上能阻止铝液的浸蚀。Ti/TiAlN多层膜表现更佳。完整的Ti/TiAlN多层复合涂层具有较好的高温抗氧化性，能有效的保持H13钢基体未产生裂纹区域表面的平整。除热交变应力外,铝液腐蚀与高温氧化的共同作用,是铝液中镀层热疲劳失效的重要特点。2、致密的TiAlN镀层在铝液中具有良好的稳定性，不与铝液发生反应，对基体具有一定保护的作用。镀层未覆盖的边缘区域和缺陷部位是高温铝液侵入镀层的主要通道。导致镀层失效并不是由于镀层直接与铝液反应，而是由于铝液与基体生成的反应物的作用。本实验中硬质镀层的失效过程可分为三个阶段，即铝液渗入阶段，铝液腐蚀阶段，镀层断裂剥落阶段。这三个阶段循环反复进行，使镀层大面积剥落而失效。3、6542高速钢试样、TiN、TiAlN、CrN、CrMoN和W:a-C薄膜对磨铝合金的摩擦系数在0.3~0.6之间。具有自润滑作用的W:a-C薄膜能有效降低与铝合金对磨时的摩擦系数和防止铝合金粘着。粘着量仅为6542高速钢粘着量的4.6%。镀层与铝合金对磨时，焊合作用易使镀层产生粘着而剥落失效。粘着使得对膜基结合提出了更高的要求。