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TiN具有高强度、高硬度、耐高温等特殊优势。随着工业的发展，硬质薄膜向着性能更好的二元合金反应膜、复合处理膜发展。 本研究利用多弧离子镀技术，在4Cr13马氏体不锈钢基体(淬火+低温回火，简称4Cr13基体，下同)、201奥氏体不锈钢基体(简称201基体，下同)表面，沉积TiN、(Ti,Cr)N、PN+TiN涂层(离子氮化+TiN沉积)的工艺研究。利用扫描电子显微镜(SEM)观察TiN、(Ti,Cr)N涂层的表面和横截面形貌以及涂层与基体的界面和结合情况；利用能谱仪(EDS)分析涂层的化学成分；利用X射线衍射仪(XRD)进行物相分析，并进行晶格常数、残余应力和晶粒尺寸的计算；利用显微硬度计检测表面和涂层硬度及分布状况；利用J-H模型计算膜层的本征硬度；利用M-200磨损试验机进行耐磨性试验；利用电化学测量仪，对TiN、(Ti,Cr)N、PN+TiN涂层试样和基体试样在3.5％NaCl溶液、1 mol/L NaOH溶液、1 mol/L H2SO4溶液中进行电化学腐蚀试验；利用盐雾腐蚀试验箱，采取连续喷雾72 h，进行盐雾试验；利用箱式炉进行高温抗氧化试验；利用热分析法进行TiN和(Ti,Cr)N涂层试样的氧化动力学研究；利用第一性原理进行一些理论分析和探讨。研究结果如下： (1)4Cr13基体多弧离子镀沉积TiN涂层的最佳工艺参数：弧电流75A，偏压-200V，总气压0.8Pa，氩氮气体比例1:8，基体温度为300℃，沉积时间为60min。 (2)工艺参数的影响：随着负偏压的增大，TiN涂层硬度增加，膜层表面大颗粒减少，但偏压过大会出现凹坑；随着弧电流的升高，涂层硬度和膜厚增加，但膜层表面液滴数目和尺寸随之增加；随着氮气流量的增多，涂层硬度先升后降，氩氮流量比1:8时，硬度达到最大值，此时相结构仅为TiN相，涂层颜色为金黄色。 (3)利用外推法精确计算TiN晶格常数为4.23199 nm；利用谢乐公式计算晶粒尺寸，负偏压为-300V时晶粒直径最小(12.450749 nm)。负偏压能够细化晶粒，使材料硬化。 (4)性能测试表明：TiN试样的耐磨性比4Cr13基体试样的耐磨性能提高了1.6倍；负偏压为﹣100 V制备的TiN试样在1mol/L H2SO4溶液中的耐腐蚀性比201基体提高了485倍；最佳工艺下制备的TiN涂层试样在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性与4Cr13基体试样相当，在1mol/L NaOH溶液中TiN涂层试样的耐蚀性不如4Cr13基体试样，在1mol/L H2SO4溶液中耐腐蚀性比4Cr13基体试样提高800倍；4Cr13基体试样经过72小时盐雾腐蚀后的单位面积失重量是TiN涂层试样的25.6倍；经过700℃48小时的恒温氧化试验后，TiN涂层表面组织疏松，出现了明显的氧化损伤；热分析结果表明：TiN薄膜试样的氧化热力学平衡温度为623.7℃。 (5)随着铬靶弧电流(ICr)的增加，(Ti1-xCrx)N涂层中的Cr含量增加，涂层的硬度值有先升后降。当ICr=70 A时硬度达到最大值；ICr=60 A时，涂层为合金形式的(Ti,Cr)N涂层，ICr继续增大，出现CrN、Cr2N相；(Ti,Cr)N试样的耐蚀性比4Cr13基体试样有所提高；氧化实验表明：Cr含量越高，高温抗氧化性越好；热分析实验表明：Ti0.72Cr0.28N、Ti0.44Cr0.56N、Ti0.27Cr0.73N涂层的氧化热力学温度分别为950.1℃、962.2℃、969.4℃，均高于TiN涂层的623.7℃。Cr的加入使涂层的氧化热力学平衡温度有明显提高，Cr含量增加，氧化平衡温度升高。 (6)(Ti1-xCrx)N涂层相比TiN涂层，膜层表面组织细密光滑，液滴较少。硬度有所提高。相同温度下，(Ti1-xCrx)N的氧化增重小于TiN涂层，且Cr的含量越高，氧化增重就越小，高温抗氧化性越好。 (7)构建TiN超级晶胞，根据第一性原理、密度泛函理论等进行理论计算分析，确定Cr原子、Ti原子、N原子和空位的相对位置。结构表明：空位最可能位置是Cr原子的第二近邻位置。 (8)201奥氏体不锈钢经过离子氮化(520℃×6 h)，得到20μm渗氮扩散层，显微硬度1050HV0.05，由CrN、Ni3N、Fe3N、Fe7C3相组成。 (9)氮化后试样进行离子镀，两个强化层(厚1.8μmTiN涂层、氮化层)结合紧密。复合强化层由TiN、Ti、CrN、Ni3N、Fe3N、Fe7C3相组成，本征硬度2494.47HV；在1mol/L NaOH溶液和H2SO4溶液中复合处理试样耐蚀性比201基体试样分别提高了68.8、13.3倍。