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在TiAlN膜层的基础上添加Nb元素制备TiAlNbN硬质反应膜，通过改变沉积工艺对TiAlNbN硬质反应膜的性能进行探索。采用多弧离子镀技术，使用Ti-50Al(at%)合金靶和Ti-25Nb(at%)合金靶在高速钢基体上制备了TiAlNbN复合硬质薄膜和TiAlNbN梯度硬质薄膜。对两种膜层的表面形貌、断面形貌、表面成分和相结构进行测量和表征；测试分析了膜层硬度、膜/基附着力、摩擦磨损性能及650℃抗热震性能。研究表明，两种膜层的表面都比较均匀、致密，并随着偏压的增大，液滴数量减少。但TiAlNbN复合硬质薄膜表面的液滴数量少于TiAlNbN梯度硬质薄膜。在同样工艺下，两种膜层的表面液滴数量明显少于TiAlN膜层的液滴数量，使TiAlNbN膜层的表面形貌得到很大改善；两种膜层的厚度约为1.3~1.8um，膜层与基体之间没有明显的缺陷，膜层具有从基体到表面垂直生长的柱状晶组织，并且随着偏压的增大，厚度有所减小；两种膜层的主要相结构均为B1-NaCl型的面心立方结构TiN相，择优取向均为(111)面。TiAlNbN复合硬质薄膜硬度最高可达3000HV，膜基附着力在100N~110N。而TiAlNbN梯度硬质薄膜的硬度最高可达3500HV，膜基附着力均在200N以上。两种膜层在硬度及附着力方面均优于TiAlN膜。两种TiAlNbN膜层的摩擦系数均小于0.5，在相同工艺下，半径为5mm的磨损量明显大于半径为2.5mm的磨损量，并随着偏压的增大，磨损量减少，摩擦系数趋于稳定。抗热震性能方面，TiAlNbN复合硬质薄膜的抗热震次数为9~10次，而TiAlNbN梯度硬质薄膜的抗热震次数为11~14次。两种膜层均是以产生微裂纹而失效，TiAlNbN梯度硬质薄膜的抗热震性能明显优于TiAlNbN复合硬质薄膜。同时，在梯度膜的工艺下TiAlNbN膜层的抗热震性能远优于TiAlN膜层。