铝合金具有低密度、高比强度且易成型加工等优良性能,在建筑、航空、航海和轨道交通等领域具有广阔的应用前景,但是铝合金硬度低、特殊工况下抗蚀性差的特点,严重限制了其在生产实践中的进一步应用。CrAlN薄膜作为三元硬质薄膜,而且含有抗热蚀元素Cr,是一种既耐磨又抗热蚀的智能薄膜。因此,对铝合金表面进行CrAlN薄膜应用改性,使其表面具有高耐磨性、耐高温腐蚀的特性是目前铝合金表面薄膜改性的一个重要研究方向。然而,铝合金表面易氧化以及与CrAlN薄膜在力学与热物性的不适配等问题,都会阻碍铝合金表面CrAlN薄膜的生长和结合。因此,如何在铝合金表面获得均匀致密且高膜基结合力的薄膜是铝合金表面CrAlN薄膜改性的研究重点。本文采用磁过滤阴极真空弧技术（FCVA）在铝合金表面制备了一系列不同工艺参数和结构设计的CrAlN薄膜,并从工艺参数（氮气压、基底负偏压）、梯度结构和多层结构设计三个方面研究其对CrAlN薄膜物相、形貌和膜基结合力的影响。获得结论如下:1.所有薄膜呈现c-CrAlN面心立方结构,薄膜主要包含AlN相、CrN相和Cr₂N相,随着氮气压和基底负偏压的上升,薄膜的主导相发生改变;薄膜呈现为类似水纹的波动形貌,截面表现为多相竞争生长的柱状晶形貌,铝合金基底中含有的初晶硅严重影响薄膜表面状态;薄膜的相组成和应力状态最终决定薄膜的性能,结合薄膜表面形态,当基底负偏压为50 V,氮气压为0.05 Pa时,表现为最佳的界面结合性能,结合力为10.39 N。2.氮含量梯度膜层设计对CrAlN薄膜的物相结构影响不大;在铝合金表面CrAlN薄膜进行氮含量梯度膜层设计可有效缓解薄膜表面片状破裂的现象;在CrAlN梯度薄膜结构设计中,氮含量梯度设计为0.05/0.06 Pa时,薄膜表现为最佳的界面结合性能,结合力达到16.30 N。3.在CrAl/CrAlN薄膜多层结构设计中,随着薄膜层数的增加,过量氮气与Cr离子反应,并通过晶界与铝硅合金反应,薄膜从AlN（200）转变为AlN（200）+Cr₂N+SixN的混合相;薄膜的相组成和应力状态决定薄膜的表面状态和结合性能,双层CrAl/CrAlN的薄膜表现为最佳的界面结合性能,结合力为8.04N。