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TiSiN涂层以其极高硬度、优异的抗高温氧化性能和热稳定性性能,成为表面涂层领域的研究热点。本文采用电弧离子镀-中频磁控溅射复合沉积方法在YT15硬质合金基体上制备了TiSiN系列涂层,并对其制备工艺、微观结构、物理机械性能和摩擦磨损特性进行了系统的研究。从理论计算和有限元仿真分析入手,研究了基体材料,涂层厚度,过渡层不同时的残余热应力,结果表明：有限元分析和数值计算结果差别不大,选用YT15基体膜-基结合更好,残余热应力随涂层厚度增大而减小；引入金属过渡层Ti可以明显减小TiSiN涂层的残余热应力。通过控制制备时的工艺参数,在YT15基体上沉积了不同Si元素含量(S1、S2、S3、S4),不同涂层厚度(H1、H2)和不同过渡层厚度(T1、T2)系列涂层。通过测定物理机械性能和微观结构,在沉积温度200℃、基体负偏压-150V、N2/Ar比110/60、Si靶电流4.0A、Ti靶电流65A,过渡层沉积10min、涂层沉积150min时,制备的S3涂层综合性能最佳：Si元素含量7.91%、硬度3700HV、涂层厚度2μm、过渡层厚度0.2μm,膜-基结合力46N。在室温干摩擦条件下对制备的TiSiN系列涂层进行了旋转球-盘摩擦磨损试验,研究不同TiSiN涂层的摩擦磨损性能,结果表明：Si元素的加入明显提高了涂层的耐磨性,相同摩擦条件下,S3组涂层磨损率最低,耐磨性最佳,随着摩擦载荷的增加,摩擦系数和磨损率都呈下降的趋势。H2涂层太厚,高速时容易剥落,相同摩擦条件下,涂层厚度2μm磨损率最低,耐磨性最佳,随摩擦速度增大,摩擦系数和磨损率呈下降趋势。T2过渡层太厚,涂层性能反而下降,过渡层厚度在0.2μm时,综合性能最佳。通过对TiSiN系列涂层磨痕形貌的观察,研究了不同TiSiN涂层的磨损机理,结果表明：在低载荷低速度时磨损形式主要是磨粒磨损和细小剥落；在载荷较高、速度较高时,主要磨损形式是粘着磨损,塑形变形和磨破失效。涂层太厚在高速时容易发生片状剥落而失效,过渡层太厚,摩擦过程中涂层容易产生裂纹,裂纹不断扩展导致涂层剥落而失效。Si元素含量过低硬度和涂层耐磨性比较差,磨粒磨损和细小剥落比较明显；Si元素含量过高,涂层的硬度和综合性能反而降低,磨擦过程中容易发生片状剥落,Si元素在7.91%时涂层的综合性能最好。