钛合金因其密度小、强度高、耐腐蚀性好、热稳定性优异、放射性半衰期短等特点,广泛应用于航空航天、武器装备、核工业和舰艇等军工领域。随着某些关键军用构件的加工精度和表面质量要求越来越高,钛合金的精密加工需求也日益增多。然而钛合金具有导热率低、化学活泼性强等特性,导致采用金刚石精密车削时,刀具磨损快、成本高,加工精度和表面质量难以保证。涂层硬质合金的成本低、抗氧化性好,成为替代金刚石刀具的优良材料,但是刀具磨损机理不明是阻碍涂层硬质合金在精密切削钛合金技术领域应用的难点。揭示涂层硬质合金的磨损机理,不仅可以为进一步研究抑制刀具磨损的措施提供理论基础,而且可以为开发和制造性能优良的钛合金切削刀具提供依据,同时又能推动钛合金的广泛应用。为研究涂层硬质合金的磨损机理,以一种适用于精密切削钛合金的商用涂层刀具作为对象。首先利用精密设备测试和分析了刀具的理化性能,结果显示:涂层为高Al含量TiAlN涂层,Ti、Al摩尔比（N除外）为0.38:0.62,涂层TiAlN为NaCl面心立方结构,点阵常数为0.416138nm,硬度和弹性模量分别为31.58GPa和400GPa。然后基于以上参数开展了有/无钛合金黏结条件下涂层硬质合金刀具的热分析实验,实验结果表明在无钛合金黏结条件下的涂层会生成Al₂O₃保护膜,不存在扩散现象;在有黏结的条件下黏结层和涂层之间也未发现扩散现象,并且黏结层阻碍了涂层生成Al₂O₃保护膜,降低了涂层在高温下的耐磨性。接着通过钛合金/涂层硬质合金摩擦磨损实验,发现涂层的主要磨损机理时疲劳磨损和黏结磨损的综合作用,涂层会在不断的周期性剪切应力和黏着应力作用下产生疲劳,导致内聚力和膜/基结合力不断减小,当小于黏着应力和剪切应力时,黏结层连同涂层一起被剪切掉,形成磨屑,致使基体失去保护直接与钛合金接触,加剧刀具的磨损。最后利用第一性原理计算方法对钛合金/涂层界面的黏结机理进行了分析,发现Ti/TiAlN界面中,bcc-Ti晶体最外层和次外层的Ti原子与5Al-3Ti-8N晶体最外层的Ti、Al、N三种原子发生电子转移,易形成结合力强的共价键,这些键是钛合金和涂层间具有黏着应力的根本原因。