TiN和ZrN薄膜是工业中最常用的硬质薄膜材料,由于TiN和ZrN的硬度高、膜基结合力强、耐氧化抗腐蚀性好而被广泛应用于工业上的刀具、模具表面强化。现阶段对于不同氮含量下TiN和ZrN硬质膜的研究,常常限定在某一固定氮含量的变化范围,且鲜见全面的考查和性能表征。本研究采用中心圆柱靶配置的磁控溅射沉积技术,以高速钢为基底,选用纯度为99.99%的Ti靶和Zr靶,调整氮气流量的大小来改变膜层中的氮含量。使用扫描电镜观察不同氮含量的TiN和ZrN薄膜的表面形貌和断面形貌,使用X射线衍射分析确定TiN和ZrN薄膜的相组成,使用显微硬度计测量TiN和ZrN薄膜的维氏硬度,使用划痕仪检测TiN和ZrN薄膜的膜基结合力,使用电阻炉对TiN和ZrN薄膜在600℃中的抗热震性能进行试验,使用扫描电镜进行裂纹及表面形貌观察。试验研究表明,不同氮气流量制备的TiN、ZrN薄膜,其各自氮含量不同,当制备TiN和ZrN薄膜的氮气流量分别达到8sccm和9sccm,继续增加氮气流量,两种薄膜的氮含量几乎不再增大;所有制备的TiN和ZrN薄膜表面均十分平整,随着氮含量的增加,膜层柱状晶组织变得细小而致密;在偏压、占空比、电流、时间均相同的条件下,ZrN薄膜的厚度普遍高于TiN薄膜的厚度。在氮含量较低的时候TiN和ZrN薄膜分别由Ti+TiN相和Zr+ZrN相组成,随着氮含量增加,TiN相和ZrN相逐渐成为TiN和ZrN薄膜的主要相,并且两种薄膜有明显的(111)择优生长取向。随着氮含量的增加,TiN和ZrN薄膜的硬度和膜/基结合力呈现先增加后降低的变化,TiN和ZrN的硬度最高可达1893.2HV和2158.7HV,TiN和ZrN的膜/基结合力最高均可达到200N以上。随着氮含量的增加TiN和ZrN薄膜的抗热震性得到提高,在600℃下,TiN最高可承受6次热震循环,ZrN薄膜最高可承受9次热震循环,并且ZrN薄膜的抗热震性要好于TiN薄膜的抗热震性能。