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过渡族金属氮化物（TMN）薄膜具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、良好的热稳定性等优异性能,在机械加工、微电子器件、光学元件等众多工程领域都有着极为广泛的应用,在TiN、CrN等一代硬膜基础上,经逐年发展形成了完备的多组元薄膜、多层膜、纳米晶复合膜与非晶纳米晶复合膜五代硬膜体系。以往的研究过多地专注于提高硬度而忽略了薄膜韧性,导致它们在服役过程中极易产生裂纹甚至剥离失效。现今为了提高薄膜的耐受性,如何获得高硬度和良好韧性兼具的柔性硬质薄膜成为了科研工作者探索的焦点。本论文采用电弧离子镀技术,选择工业上应用十分广泛的CrAlN薄膜为研究对象,分别在单晶硅及硬质合金基体上制备出了4组不同Al成分含量的Cr1-xAlxN薄膜,通过薄膜的形貌、物相结构、化学组成等基础表征及纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机等力学性能检测,发现在接近临界固溶点的x=0.53处,Cr1-xAlx N薄膜表现出最佳的综合力学性能。随后在优选的Al含量的基础之上,通过添加单独的碳靶并调整弧流、交替沉积制备出3组CrAlN-DLC复合膜及1组CrAlN/DLC多层膜,发现相较于CrAlN单层膜,它们的硬度有所下降,但弹韧性提升明显。所得具体结果如下:1)采用分离靶弧流调控技术制备出了4组结构致密、膜基结合良好的Cr1-xAlx N薄膜,其中x=0.41、0.53、0.64和0.73;薄膜的粗糙度Ra及厚度均随着Al靶弧流增加而递增;当x=0.41时,薄膜由单一的c-（Cr,Al）N相构成,而当x≥0.53时,则由c-（Cr,Al）N相和hcp-AlN相混相构成,表明在本实验条件下,Al含量的固溶临界值在x=0.53附近;Al元素固溶能起到细晶强化的作用,在x=0.64时晶粒尺寸达到最小值8.9 nm,此时薄膜硬度达到峰值的35.3 GPa;Cr1-xAlx N薄膜的弹性恢复能力、韧性及耐磨性能同样受到元素固溶的程度影响,在x=0.53处,薄膜的弹性恢复系数最高为57.4%,硬度也高达34.7 GPa,且具有最低的摩擦系数,综合力学性能最佳。2)CrAlN-DLC（IC=30 A）复合膜的相结构与Cr0.47Al0.53N单层膜类似,由单一的c-（Cr,Al）N固溶相构成,但具有更强的弹韧性,弹性恢复系数高达65.1%,断裂韧性高达2.04 MPa·m1/2,同时兼具较高的硬度为25 GPa;随着碳靶弧流升高,（Cr,Al）N晶体衍射峰弱化,并且有明显的非晶相生成,薄膜的弹韧性及硬度下降明显。3)CrAlN/DLC多层膜的相结构与Cr0.47Al0.53N单层膜类似,由单一的c-（Cr,Al）N固溶相构成,硬度较高为24.2 GPa,且具有更好的弹韧性,弹性恢复系数高达62.7%。