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本文研究了“渗氮/PVD TiN、（Ti,Ce）N、（Ti,Cr）N、（Ti,Cr,Ce）N、CrN”复合涂层的非连续式（渗氮和涂层沉积在不同设备中非连续完成）和连续式（渗氮和涂层沉积在同一真空腔中连续完成）工艺合成。涂层采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线能谱仪、以及划痕、压痕和摩擦磨损试验等设备和方法来表征。 根据裂纹体的自洽模型,推导出无量纲裂纹密度参数的数学表达式: ε=δ2/πN（k{ln}-δ） （n=1,2,3…）式中,δ是涂层的厚度,ln是裂纹的长度,k是裂纹长度ln的修正系数,并取k=1.1～1.2的估计值,N是单位体积裂纹体中所含裂纹的数量,即压痕周围的裂纹数量,{}表示取平均数。采用压痕法,压头选用锥形压头,法向载荷为600N,通过统计压痕周围的裂纹几何并计算裂纹密度,以评价涂层的断裂韧性。 采用非连续式工艺和稀土合金靶合成TiN、（Ti,Ce）N、(Ti1-xCrx)N和(Ti1-xCrxCe)N复合涂层。添加Ce后,（Ti,Ce）N和(Ti1-xCrxCe)N涂层表面的液滴、凹坑和针孔的数量明显减少,液滴、凹坑尺寸变小。经700℃高温加热和氧化2h后,TiN、（Ti,Ce）N和(Ti0.71Cr0.29Ce)N复合涂层的结合力明显高于单层涂层。在室温下各个涂层的结合力级别均达到了HF1,但经700℃高温加热和氧化2h后,TiN、（Ti,Ce）N和(Ti0.71Cr0.29Ce)N单层涂层的结合力级别只相当于HF5～6,而相应的复合涂层则可相当于HF1～2。但从划痕试验结果来看,复合涂层的临界载荷较低,划痕出现不均匀分布的、间断的、“壳状”的剥落形貌,这应该与液体渗氮过程中,钢基体表面形成或大或小的腐蚀坑,因而在喷砂、细磨、清洗处理后仍残留着或多或少、大小不一的点状或小块状氧化物之类的杂物有关,因此不能仅仅从临界载荷的测量结果简单判断复合涂层结合力的优劣,这是采用非连续式工艺合成复合涂层需要克服的难题。在渗氮层与涂层之间预先沉积一层薄的Ti或TiCe层作为结合层以及添加稀土Ce后,复合涂层的“壳状”剥落状况得到了明显的改善。渗氮层有效地降低了裂纹萌生的几率,大大降低了裂纹密度,提高了涂层的断裂韧性。经700℃高温加热和氧化2h后,尽管（Ti,Ce）N复合涂层的裂纹密度大幅度提高,但仍然保持了较高的断裂韧性。在微载荷往复式磨损试验条件下,（Ti,Ce）N单