TiAlN涂层是目前常见的涂层之一,本文通过数值模拟的方法研究运用离子镀技术制备此种涂层的沉积机理。在已有的涂层制备中,涂层制备过程中随机生成的微米级微粒一直是影响涂层性能的重要影响因素,虽然目前也有关于微米级微粒的研究工作,但研究重点一般在于改变工艺参数以消除微米级微粒的产生,但就其具体在基体上的影响机理的研究较少。原因是涂层制备过程中,微米级微粒产生原因复杂,产生位置随机,并且与其余粒子的尺寸差异较大,进行微米级微粒对涂层性能的影响的机理研究时比较困难。尽管目前TiAlN涂层制备技术越来越完善,但对其制备的机理仍需进一步研究。本文旨在运用以数值模拟为主,实验观测为辅的方法研究运用电弧离子镀在45钢上制备TiAlN涂层的过程,模拟了沉积过程中原子层面的原子运动行为,模拟了单一的微米级微粒冲击到基体造成的热变形,冲蚀行为,模拟了多粒子的沉积行为,结合实验涂层制备研究了涂层的沉积形貌。主要的结论如下:1.运用分子动力学模拟研究了电弧离子镀原子层面的沉积过程,得出Ti原子沉积到基体表面时,进入基体表层,少量基体原子逸出,晶体原子间键长约为2.5（?）。在Ti原子周围2.5（?）处有最大几率发现其它粒子,沉积中Ti原子周围的其余原子密度最大值为8。2.运用J-C本构模型结合任意拉格朗日法和耦合欧拉拉格朗日法研究了微米级单一微粒撞击基体表面,粒子速度越大,对涂层造成形貌影响越大;Ti粒子的高速沉积将使基体产生火山口形貌,Al粒子只使基体表面产生少量压缩变形,增加Ti粒子动能使基体变形量逐渐增大,自身变形量也逐渐增大,增加Al粒子的初始动能,Al粒子通过自身变形吸收能量,对基体表面形貌影响较小;Ti,Al两种粒子的初始温度升高,粒子更多动能转化为弹性能,使粒子对基体造成的影响变小,粒子产生更大的压缩变形。3.通过python建模,运用J-C本构模型结合耦合欧拉拉格朗日法模拟涂层制备工艺中多粒子大颗粒对基体的撞击及与实际沉积工艺相结合分析大颗粒对涂层表面形貌影响,得出多粒子大颗粒撞击基体表面,小粒子将随着微米级大颗粒的沉积在其表面取向择优生长,微米级微粒之间存在明显分界;微米级微粒是涂层中的不连续点,但直接面对裂痕时,能一定程度上阻碍裂痕生长。进行多粒子沉积模拟,温度由200°上升至400°时,涂层孔隙率下降,涂层更易成为一个整体。