随着切削技术的快速发展,切削刀具的性能也面临着更大的挑战。AlTiN涂层由于其较好的综合性能,在涂层刀具方面得到广泛应用。在切削不锈钢、模具钢等难加工的材料时,由于切削温度较高,AlTiN涂层刀具的切削性能大幅降低。因此,优化AlTiN涂层性能,制备高硬度、耐磨损的涂层刀具,对加快切削技术的发展具有重要意义。本文通过优化制备工艺参数和涂层改性手段来提升AlTiN涂层的性能,采用多弧离子镀技术在YG8硬质合金块、YT15硬质合金刀片上制备了AlTiN涂层,分析了沉积工艺对涂层组织与性能的影响;在最佳工艺参数的基础上,重点研究了Mo元素对AlTiN涂层结构及力学性能的影响;并制备出综合性能最优的AlTiMoN、AlTiN涂层刀具,分析Mo元素对AlTiN涂层刀具切削性能的影响。本文取得的主要研究成果如下:（1）采用单因素试验法系统研究了基体偏压、沉积温度、氮气流量对AlTiN涂层微观组织及力学性能的影响规律,实现涂层的工艺优化。通过研究不同工艺参数对AlTiN涂层组织性能的影响,得出最佳工艺参数组合为:基体偏压-150 V,沉积温度400℃,氮气流量320 sccm。此沉积工艺下获得的AlTiN涂层性能为:结合力HF1级,硬度26.3 GPa,弹性模量317.6 GPa,摩擦系数0.85,磨损率为5.41×10-6 mm~3/（N·m）。（2）不同氮气流量下的AlTiMoN涂层具有相近的Mo元素含量。随着氮气流量的增大,AlTiMoN涂层中N元素含量先上升后下降,表面质量升高,涂层沉积速率先增大后减小;涂层生长方式由（200）面向（111）面转变,涂层（111）面衍射强度逐渐增大,并沿（111）面择优生长;涂层硬度、弹性模量和磨损率先上升后下降,适当地提高氮气流量可降低AlTiMoN涂层的摩擦系数。经过研究氮气流量对AlTiMoN涂层组织性能的影响,得出最佳的氮气流量为200sccm,此时AlTiMoN涂层性能为:结合力HF1级,硬度30.29 Gpa,弹性模量340.9 GPa,摩擦系数0.60,磨损率为1.72×10-6 mm~3/（N·m）。（3）最优工艺的两种涂层都呈柱状生长,且涂层表面都有液滴缺陷;添加Mo元素后AlTiMoN涂层向（111）面的择优取向更加明显。AlTiMoN涂层比AlTiN涂层具有更加优异的力学性能。由于Mo的添加,涂层硬度从27.98 GPa提高到30.27 GPa,弹性模量从284.42 GPa提高到368.33 GPa;摩擦系数从0.85降到0.60,磨损率从5.41×10-6 mm~3/（N·m）降到1.72×10-6 mm~3/（N·m）。此外,Mo的加入提升了AlTiN涂层的切削性能。与AlTiN涂层刀具相比,在切削过程中AlTiMoN涂层刀具三个方向的切削力更小,Y方向切削减少最明显,约为42 N,平均切削温度降低约45℃,最高切削温度降低约34℃。