钛合金耐蚀性、耐热性好,比刚度、比强度高,是新兴的结构和功能材料,广泛应用于航空航天、石油化工、生物医学等领域,但硬度低、耐磨性差等缺点限制了其使用范围。CrNx具有硬度高、耐磨性好、良好的微动摩擦学性能等优点,因此在钛合金表面制备CrNx薄膜是扩大钛合金应用范围的有效途径。　　 本论文采用多弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备CrNx薄膜。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分析研究氮气分压、脉冲偏压和弧电流等工艺参数对薄膜的表面形貌、物相组成和微观组织的影响规律。尤其利用透射电子显微技术对CrNx薄膜的微观结构和晶体缺陷进行了深入的探讨。同时对薄膜的硬度、结合强度和摩擦性能进行了测试分析。　　 研究结果表明:(1)氮气分压对CrNx薄膜的表面形貌及相组成影响显著。随着氮气分压的升高,CrNx薄膜表面熔滴的数量、尺寸减小,表面平整度明显改善。CrNx薄膜的相组成由六方结构的Cr2N变为面心立方结构的CrN；CrN薄膜生长的择优取向也有所变化,由(200)、(220)晶面变为(111)晶面。　　 (2)脉冲偏压通过改变轰击能量和沉积温度影响着薄膜的表面形貌和相组成。随着脉冲偏压的增大,薄膜表面熔滴数量、尺寸减小,表面趋于平整；但偏压过高会在薄膜表面产生凹坑；薄膜相组成由CrN单相变为CrN、Cr2N与Cr组成的三相混合物,CrN相趋于以(200)和(220)晶面择优生长。　　 (3)弧电流对薄膜表面形貌也有显著的影响。随着弧电流的增大,薄膜表面熔滴数量增多、平整度下降；薄膜相组成均为CrN相,并沿表面能较高的(200)和(220)晶面择优生长。　　 (4)薄膜的微观结构在等离子体的轰击作用下发生明显变化,得到纳米级尺寸的细小晶粒,晶内存在晶格畸变、位错、孪晶等缺陷。薄膜表面热的高低及分布状态发生变化时,可促进熔滴的聚集熔合；在一定范围内升高脉冲偏压可使熔滴与薄膜紧密结合、改变熔滴化学成分,并能促进球壳结构熔滴的形成。　　 (5)综合性能最佳的CrN薄膜与钛合金基体在干摩擦条件下均表现为氧化磨损和磨粒磨损,CrN薄膜以前者为主,基体材料以后者为主；水润滑条件下两者摩擦系数均明显降低；油润滑条件下,基体材料出现润滑失效,CrN薄膜仍然表现出良好的耐磨性。