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AlCrN涂层已广泛应用于硬质合金刀具与高速钢刀具的切削加工过程,在AlCrN涂层中添加Si元素可进一步提高涂层的硬度、耐磨性及高温稳定性等性能。本文在AlCrN涂层基础上,利用带有高能离子源清洗的多弧离子镀设备在M42高速钢基体与直柄立式铣刀上制备多系列AlCrSiN涂层。研究涂层制备参数（靶材弧电流和沉积压强）、循环多层结构以及涂层内含Si层梯度渐变结构对AlCrSiN涂层的结构和性能的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及X射线光电子能谱仪（XPS）分析涂层的化学成分和微观结构;利用纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损仪及数控加工中心研究涂层的力学性能、摩擦磨损性能以及切削性能。结果如下:（1）通过优化AlCrSiN涂层制备过程中的靶材弧电流（60A、80A、100A、130A）与沉积压强（2.0Pa、2.5Pa、3.0Pa、3.5Pa、4.0Pa）,能够提高涂层与基体材料的结合强度,调控涂层的化学成分并释放一定的涂层内应力。当AlCrSi靶材弧电流为80A、沉积压强为3.5Pa时,制备出的AlCrSiN涂层的结合强度、力学性能等均较好。该涂层中的Si含量为3.5at.%,表面粗糙度为101nm,膜-基结合强度为HF1级,结合力Lc2值为60.4N,涂层内应力为-5.3GPa,涂层硬度为32.5GPa,韧性表征值H/E与H3/E*2分别为0.096和0.26GPa,涂层的摩擦系数为0.6,磨损率为5.5×10-16m3/（N·m）,M42高速钢涂层刀具的铣削寿命为4.7m。（2）在AlCrSiN多层涂层内引入循环结构（循环周期分别为1、2、4）可有效减少涂层塑性变形的发生,阻碍裂纹的扩展,提高涂层韧性。当多层涂层循环周期为2时,AlCrSiN涂层的表面粗糙度为205nm,结合力Lc2值提升至62.7N,硬度最高为30.2GPa,韧性表征值H/E与H3/E*2值分别增加至0.099和0.26GPa,涂层的摩擦系数降低至0.5,磨损率降低至4.2×10-16m3/（N·m）,M42高速钢涂层刀具的铣削寿命提升至7.3m。（3）在多层涂层内设计并引入Si含量梯度结构,能够有效地梯度细化涂层的晶粒尺寸,提高涂层与基材的结合强度,提升涂层韧性。在最缓和Si含量梯度结构的AlCrSiN多层涂层中,由粘接层到工作层涂层晶粒尺寸由70～100nm梯度降低至10nm,涂层结合强度为HF1级,涂层硬度提升至33.1GPa,韧性表征值H/E与H3/E*2值分别为0.1和0.35GPa,涂层的磨损率降低至0.9×10-16m3/（N·m）,M42高速钢涂层刀具的铣削寿命高达14.0m。（4）AlCrSiN刀具涂层的摩擦磨损源于磨粒磨损、粘着磨损以及氧化磨损的共同作用。在涂层磨痕中可清晰观察到犁沟或划痕、粘着斑点以及磨屑的存在,EDS检测结果显示在磨痕中有大量O元素存在。通过优化AlCrSiN涂层的制备参数、引入循环多层结构以及在涂层内设计Si含量梯度结构可改善涂层结构,能够有效地降低涂层内应力,提升涂层与基材的结合强度,提高多层涂层的硬度、韧性、耐磨性等性能,增加涂层刀具的切削寿命。梯度结构设计能够比循环层设计发挥更有效的作用,这是因为梯度涂层中化学成分的梯度过渡能够有效的降低涂层的内应力,提高涂层与基体材料的结合强度,增加氮化物涂层的韧性并进一步提升涂层的刀具涂层的耐磨性。