现代加工制造业飞速发展,对加工材料刀具性能的要求越来越高,涂层刀具能够有效提高刀具加工质量,适应各种加工工况,并延长刀具使用寿命。本文主要针对ZrB₂涂层进行增韧研究,研制不同结构和性能的Zr-B-N纳米复合涂层。采用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）和脉冲直流磁控溅射（PDCMS）复合系统,制备不同结构和成分的Zr-B（N）纳米复合涂层。使用场发射扫描电镜（FE-SEM）观测涂层的表面和截面形貌,能谱仪（EDS）分析涂层成分,通过X射线衍射仪（XRD）检测涂层的物相组成和晶粒尺寸,X射线光电子能谱（XPS）分析涂层的组成价态,透射电子显微镜（TEM）观察涂层的显微结构,原子力显微镜（AFM）观测涂层微观形貌和表面粗糙度;使用纳米压痕仪测试涂层的硬度,划痕仪测试涂层的结合强度,薄膜应力仪检测涂层的残余应力;使用高温摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦学行为;使用高温马弗炉对样品进行氧化处理实验,分析涂层的抗氧化性能。使用单靶（ZrB₂）脉冲直流磁控溅射系统制备高硬度（40 GPa）低韧性的ZrB₂涂层,通入反应气体后涂层硬度降低,晶粒尺寸减小,平均摩擦系数先降低后增加,在N₂流量为5 sccm时保持较高硬度和较低摩擦系数。利用高功率脉冲（HiPIMS）和脉冲直流复合磁控溅射技术制备Zr-B-N涂层,双靶共溅射涂层最大硬度达到25.35 GPa,这是由于纳米复合结构形成的作用。掺杂N元素后,所有涂层均表现为压应力,随着涂层中N含量的增加,临界载荷先降低后逐渐增大。氮气流量为6 sccm时,Zr-B-N涂层具有最好的耐磨性。研究沉积过程中的氮气流量和热处理温度对涂层热稳定性的影响。结果表明:热处理温度为600℃时,涂层表面开始形成氧化膜,部分锆离子与氧反应生成（116）晶面取向的Zr₃O;在N₂流量为6 sccm时,经热处理后涂层结构仍以非晶相为主;当氮气流量为10sccm时,随着热处理温度升高,涂层结构逐渐变得疏松,结晶化程度提高。氮分压越高时制备的涂层结构越致密,抗氧化能力越强;当热处理温度≥800℃时,涂层表面开始出现裂纹,部分涂层脱离基体,严重失效。不同电源-靶材模式制备的Zr-B-N涂层具有不同的性能。首先,HiPIMS和PDCMS分别连接Zr和ZrB₂靶;然后交换两个靶位置。比较两种Zr-B-N涂层的显微结构和力学性能,结果表明,供电方式对涂层成分、显微结构和性能有显著影响。在Zr-HiPIMS/ZrB₂-PDCMS的模式下,涂层表面光滑,结构致密,高硬度和临界载荷分别为约20 GPa和85.6 N,这是由于非晶包裹纳米晶的纳米复合结构的形成。而Zr-PDCMS/ZrB₂-HiPIMS模式涂层则与之相反。另外,两种Zr-B-N涂层都表现为压应力。