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表面工程作为一门新兴的综合性学科,近年来,在国内外得到了迅速的发展。实践表明,表面工程的运用能有效改善材料的表面性能,提高生产力,节约资源。硬质涂层因能显著改善刀具的切削性能及工具的抗磨损性能,提高其使用寿命以及增加产品的美观度而备受关注。本论文采用多弧离子镀技术在硬质合金刀片上制备不同Al含量的TiAlN涂层和稀土TiAlN涂层,并探索TiAlN涂层和TiAlCeN涂层热处理后的性能。采用BUEHLER-5103显微硬度仪、WS-2005划痕试验机等分别研究了薄膜的硬度和膜基结合力;利用JSM-6701F扫描电子显微镜和INCA能谱仪对涂层表面形貌进行观察;使用X射线衍射(XRD)对薄膜的结构进行了表征;在真空烧结脱脂一体炉中做涂层热处理;采用CTX150数控万能车床对涂层刀片的切削性能进行了检验。(1)相同工艺参数下沉积的涂层,随着涂层中的Al含量的提高,相结构由发生转变,晶格择优取向改变,涂层的硬度、结合强度和切削寿命随着Al含量的增加先升高后降低,这是由于涂层中Al含量的变化引起晶体结构、择优取向的改变及内应力的变化等因素造成的。(2)在电弧离子镀沉积Ti-Al-N系涂层过程中,添加适量稀土Ce,可提高涂层的致密性,改善其耐磨性,使Ti-Al-N系涂层的膜/基结合力有所提高。在切削实验中,添加适量Ce且Al/Ti比为1:1的Ti(Al,Ce)N涂层的切削寿命能提高20-30%,高温抗氧化性最好,显示了稀土元素在耐热涂层中的巨大潜力。(3)对涂层热处理试验研究发现,经过扩散退火后的涂层刀片表面质量有所改善,涂层和基体的结合强度有所提高,但同时涂层刀片的硬度有所下降,Ti0.5Al0.5N涂层刀片经过热处理后切削寿命能提高40-50%,最佳的热处理工艺为900+3h;Ti0.5Al0.5CeN涂层刀片热处理后出现了切削寿命下降的现象。