真空电弧离子镀具有离化率高,沉积速度快等优点,已作为首选技术应用在一些硬质、耐磨及耐热涂层的制备上。但是,该技术在镀膜过程中会产生一些大颗粒沉积在涂层中造成各种缺陷。电弧源作为产生等离子体及大颗粒的源头,它直接决定整套镀膜系统的成膜质量。柱弧源作为三种传统弧源中最晚出现也是最先进的一种,存在弧斑集中刻蚀的现象,导致涂层中仍然存在大颗粒缺陷,弧斑刻蚀的稳定性以及靶材的利用率也均有提升空间。本文以现有柱弧源沉积TiAlN涂层中的控弧磁场作为研究对象,研究磁场优化对TiAlN涂层的组织结构及力学性能的影响。首先通过COMSOL软件对现有柱弧源磁场进行模拟,探究了靶材附近的磁场位形以及靶面上的磁感应强度分布,并通过实验测量对磁场模型进行验证,结合磁场下阴极弧斑运动理论分析现有柱弧源磁场存在的问题;针对现有柱弧源磁场存在的问题,使用COMSOL软件通过改变靶材两端永磁体排列方式对现有柱弧源磁场进行优化设计并详述整个过程,探究优化后靶材附近的磁场位形以及靶面上的磁感应强度分布,并通过实验测量对优化后的磁场模型进行验证;分别使用磁场优化前后的柱弧源制备TiAlN涂层样品,通过对比分析TiAlN涂层的表面及断面形貌、硬度及结合力,探讨磁场优化对TiAlN涂层的组织结构及力学性能的影响。本研究的相关结果对电弧源磁场控弧理论具有一定验证性,并对柱状弧源磁场优化设计具有一定指导意义。本论文的研究发现如下:（1）现有柱弧源磁场装置能够在靶面形成闭环分布的拱形磁场,但是在确定的弧斑受限区域及弧斑稳定刻蚀位置上横向磁感应强度分布呈现中间强两端弱的趋势（中间部分18Gs以上,两端处仅有10～12Gs）,最终造成靶材两端产生的弧斑能量密度过高而导致的集中刻蚀,这也是每次沉积结束后靶材两端出现沟槽的原因。（2）通过改变靶材两端处永磁体的排列方式及位置,即可提高两端处弧斑受限区域及弧斑稳定刻蚀位置上的横向磁感应强度（从10～12Gs提高到18Gs）,优化后的柱弧源磁场装置依然可以在靶面形成闭环分布的拱形磁场,并且弧斑受限区域及稳定刻蚀位置处横向磁感应强度分布均匀。（3）本次磁场优化后,TiAlN涂层表面大颗粒单位面积数量从25.72×10~3/mm~2减少至20.57×10~3/mm~2,平均尺寸从1.83μm减小至1.38μm;TiAlN涂层内部间隙率降低,组织均匀性及致密度得到了提高;TiAlN涂层的硬度从2973HV提升至3230HV,结合力从67N提升至75N;通过磁场优化,靶材利用率也得到了明显提升。