本课题通过一系列的探索实验、分析实验和对比实验，研究和比较了利用多弧-磁控离子镀工艺和离子渗-镀复合处理工艺在铸铁活塞环表面沉积膜厚为4μm左右的TiN/TiCN九层复合膜层的可行性及优劣。通过计算分析在铸铁基体上采用不同离子渗氮工艺的渗氮层表面硬度、表面不平度、渗氮层深度和硬度梯度以及活塞环开口变化量的测量结果，比较了渗氮时间、渗氮电流和渗氮温度三种工艺参数分别对渗氮层性能的影响规律，从而选择出在铸铁基体上进行离子渗-镀复合处理工艺中的最佳离子渗氮前处理工艺——渗氮时间、渗氮电流和渗氮温度分别为2小时、4A和500℃。另外，通过对铸铁基体上采用多弧-磁控离子镀工艺沉积的单层TiCN膜层的组织、相结构与性能测量结果的分析，比较了采用两种反应气体丙烷（C₃H₈）与氮气（N₂）的不同分压比对TiCN膜层的显微硬度和膜-基复合强度的影响规律，并对膜层显微硬度和膜-基复合强度分别最佳的TiCN膜层进行了模拟磨损对比实验，从而确定出在铸铁基体上制备最佳TiCN膜层性能的丙烷（C₃H₈）与氮气（N₂）的分压比为1:3。最后，通过对比采用离子渗-镀复合处理工艺、未经离子渗氮处理的多弧-磁控离子镀工艺制备的4μm左右的TiN/TiCN九层复合膜层与原有多弧-磁控离子镀工艺制备的4μm左右的Ti/TiN九层复合膜层的铸铁活塞环-缸套摩擦副的模拟磨损实验结果，证明了采用离子渗-镀复合处理的工艺方法与TiN/TiCN九层复合镀层材料相结合的表面耐磨处理工艺是提高铸铁活塞环-缸套摩擦副耐磨性能的优选工艺，并从理论上剖析了铸铁活塞环-缸套摩擦副总磨损量减小的本质原因，从而证实了改善铸铁活塞环-缸套摩擦副抗摩擦磨损性能的重要途径是通过优化耐磨镀层与铸铁基体以及镀层层间结合界面处的界面结构来减小膜-基内应力提高膜-基结合强度。