随着中国汽车工业的迅速发展，提高冷作模具的使用寿命，以其满足日益增加的汽车配套零部件倍受人们的关注。典型的Crl2MoV冷作模具钢虽有良好的耐磨性，但在极其恶劣的工况条件下，仍因磨损而发生失效。近年来，物理气相沉积技术(PVD)由于低的沉积温度和高的强化效果越来越受到研究者重视。尤其多元涂层和复合涂层的研发有望解决传统单一硬质涂层无法满足的性能，并用于工作条件复杂的冷作模具。鉴于此，本文以冷冲"L-CAR控制臂精整模(OPS0)"为研究对象，采用非平衡磁控溅射技术，在冷作模具钢Crl2MoV表面沉积CrTiAlN硬质涂层、MoST软涂层以及CrTiAIN/MoST复合涂层，测定和研究涂层表面性能和摩擦磨损性能，探索提高冷作模具寿命的可能性。 本文主要实验内容：1)用DEFORM有限元分析软件对冷冲"L-CAR控制臂精整模"在实际工矿条件下进行仿真计算，分析模具热效应和应力分布；2)在冷作模具钢Crl2MoV表面沉积CrTiAlN、MoST以及CrTiAIN/MoST涂层；3)采用AFM、OM、SEM、XRD、EDX、显微硬度仪、划痕仪和布洛维硬度机观察、测定和分析所沉积的涂层表面和横截面形貌、相结构、表面显微硬度和承载能力，以及涂层与基体的结合状况；4)采用MM200冲击式滑动磨损试验机、OM、SEM、EDX，考察和评价所沉积涂层的磨损行为、磨损机制和耐磨性；5)采用6300吨冷压机，对PVD处理后的模具进行实际应用试验。 模拟计算和试验结果表明：1)冷冲模圆弧附近因产生最大的热效应(工作温度约达80℃)和承受最大的应力(650MPa)而容易失效，模具的主要失效形式为圆弧附近部位的粘着磨损；2)非平衡磁控溅射所制备的CrTiAlN、MoST和CrTiAlN/MoST涂层表面均匀、光滑、致密程度依次为复合涂层、MoST和CrTiAlN涂层。其中CrTiAlN涂层主要以{111}为择优取向，由面心立方结构的多晶组成；MoST涂层为非晶态或存在极其微小的晶体；CrTiAlN/MoST组合了CrTiAlN多晶体和MoST非晶态或极其微小的晶体。涂层厚度分别约为3μm、2μm和4μm；3)CrTiAlN涂层显著地强化Crl2MoV钢的表面，表面显微硬度约为2600HV<,0.25N>，在高载荷下(10N)，CrTiAlN涂层压痕未出现径向裂纹和脆性剥离的迹象。然而，MoST涂层与CrTiAIN/MoST复合涂层的强化效果低于CrTiAlN涂层。前者为915～1020HV<,0.1N>，后者最大硬度值为940HV<,0.5N>～1095HV<,0.5N>。在较低载荷下两者就出现了不同程度的剥落。但是，三种涂层都具有较好的涂层与基体结合状况(临界载荷高于60N)和低的摩擦系数。4)硬、韧的CrTiAIN涂层和MoST自润滑涂层提高了Crl2MoV钢的耐磨性。与未处理试样相比，两种基体硬度CrTiAIN涂层的平均磨损率分别降低了77％和74％，MoST涂层分别降低了89％和91％，两种涂层表面磨损机制主要为涂层逐层剥落的疲劳磨损，而两体磨粒磨损是未表面处理试样的主要磨损机制；5)CrTiAlN/MoST复合涂层大大地提高了Crl2MoV钢的耐磨性，与CrTiAlN。硬涂层相比，沉积有MoST的复合涂层试样表现出更优良的耐磨性能。尤其磨损初期，由于MoST减磨涂层的作用，复合涂层的磨损率为CrTiAlN硬涂层的36％。CrTiAlN/MoST复合涂层的磨损机制由早期的减磨层疲劳磨损，转变为CrTiAIN疲劳剥落，最后为三体磨粒磨损；6)PVD CrTiAIN和MoST后的模具在6300吨冷压机上的实际使用寿命分别提高了约5000％和150％以上。