CrN涂层由于其具有较高的硬度,较好的耐腐蚀性能和优异的抗氧化性能,因此被广泛应用在工业、航空等领域。研究表明制备超厚的涂层可以提高涂层的使用寿命,但是涂层在比较厚的情况下,薄膜容易剥离,膜基界面结合力也会变差,因此需要对超厚的涂层进一步进行探究和设计出比较合理的结构来满足工业和军事的需求。在很早之前就有许多学者对CrN多层涂层进行热应力以及纳米压痕下的力学仿真研究,梯度涂层可以提高涂层的硬度和结合力,减小涂层的残余应力,对于较多层数的CrN涂层,具有梯度结构的CrN涂层的热应力和纳米压痕下的力学仿真还没有研究过。本文主要探究了超厚的CrN涂层,取了厚度为10μm,15μm和20μm,层数分别为16,32和64作为研究对象,通过设计涂层结构为梯度变化,对涂层的热应力以及纳米压痕下的力学性能的规律进行研究,得出比较优化的涂层的结构。热应力在制备过程中占据涂层应力不可忽视的一部分,设计涂层结构在梯度指数为0.25、5、1、2、12,层数分别为16,32和64的情况下,保持两个变量不变,改变其中一个变量,分别研究几个变量与涂层的热应力以及在纳米压痕下应力的相关性,得出如下结论:(1)涂层的热应力几乎不受涂层的层数的影响,厚度只是延长了应力分布的路径,没有改变应力的数值大小。随着梯度指数的增加,涂层中的von mises热应力越大,梯度指数为12时沿着涂层生长方向应力最大,但在基底涂层界面位置和涂层表面处应力值在几个梯度指数下相同。涂层中的径向应力分布沿着生长方向,随着梯度指数的增加,径向压应力值逐渐增加。(2)当纳米压痕加载到最大位置时,沿着涂层生长方向的径向应力,在梯度指数较小时受到涂层层数的影响较明显,在梯度指数较大时,涂层的层数对径向应力几乎无影响;在层数较多的情况下涂层中的径向应力较小,当涂层梯度指数较大时;涂层中的径向压应力值较大,当梯度指数大于1时超过了屈服强度11.6GPa,在梯度指数为0.25时涂层中的径向压应力值最小。(3)卸载后的von mises应力在梯度指数较小时,涂层层数越多,von mises应力值越小,说明在较多的层数时,可以更好的释放应力。(4)von mises应力云图集中区域在压头附近的几层涂层中,最大径向应力集中点在表层涂层与压头的接触边缘,在梯度指数为0.25时,剪切拉应力集中区域较小。