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钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能优异等特点,在航空航天等领域有着广泛的应用。但由于钛合金高温化学活性大、导热系数小及弹性模量低等原因,在钛合金的加工过程中,刀具容易产生粘着、切削温度高等问题而导致刀具磨损严重。为了提高刀具的切削性能,对硬质合金进行了表面改性。本文以等离子体增强磁控溅射制备的TiSiCN、TiSiCON、TiCrSiCN、TiCrSiCON、CrSiCN和CrSiCON六种涂层为研究对象,寻找钛合金切削的刀具涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、超显微硬度测试、压痕、划痕以及摩擦磨损试验等方法研究了涂层的结构及机械性能,分析了氧元素对涂层形貌、结构以及机械性能的影响。结果表明：沉积态的涂层都为柱状晶的生长方式,氧元素的加入使得柱状晶的完整性降低,涂层的中的缺陷增多,涂层的致密度下降。沉积态涂层的纳米晶结构主要以面心立方(fcc)的Ti(C)N(或Cr(C)N)的(111)和(200)面为主,涂层中的Si主要存在于非晶相中。含氧TiSiCON涂层出现了明显的Ti02的衍射峰。CrSiCN涂层受到Cr-C形成的复杂的晶体结构的影响,衍射峰的强度最低。氧元素的加入会降低涂层的硬度、弹性变形能力和压痕韧性。在三种含氧涂层中,TiSiCON的压痕韧性最差。沉积态Ti(Cr)SiC(O)N涂层和A1203的磨损方式都是以磨粒磨损为主,TiSiCON涂层比TiSiCN涂层有更差的抗磨粒磨损性能。而对于TiCr基和Cr基而言,TiCrSiCON和CrSiCON涂层摩擦系数和磨损率都分别明显小于TiCrSiCN和CrSiCN涂层,氧元素的加入提高了涂层的抗磨粒磨损性能。为了研究热处理对涂层结构和机械性能的影响,700℃空气保温2 h,随炉冷却处理后,TiSiCN涂层形成了均匀且较厚的氧化层,而CrSiCN涂层则形成了较薄的氧化层,TiCrSiCN涂层产生的氧化层最薄,TiCrSiCN涂层抗氧化性能最好。CrSiCON涂层在4×10-3Pa真空500℃热处理1h和700℃空气中热处理2h后都出现了氧化物的结晶相。500℃真空热处理和700℃空气中热处理后,不含氧涂层的硬度明显降低,含氧涂层的硬度未出现明显降低。两种热处理都使得Ti基TiSiCN涂层的结合性能有一定的提高,却使得TiCr基和Cr基涂层的结合性能都明显下降。500℃热处理后TiCrSiCN和CrSiCN涂层以及700℃热处理后的TiSiCN涂层与钛合金的磨损方式转变为磨粒磨损,显著减少了钛合金的粘着。DLC涂层和TiSiCN/DLC涂层的硬度和压痕模量低于Ti(Cr)SiC(O)N系列的六种涂层,但弹性变形能力要优于Ti(Cr)SiC(O)N系列的六种涂层。DLC涂层和TiSiCN/DLC涂层与钛合金Ti6A14V摩擦系数都在0.1以下,表现出优异的摩擦磨损性能。