涂層技術是提高刀具性能和壽命的重要途徑。隨著高速切削、干式切削等先進切削技術的不斷發展，對刀具涂層的性能也提出了更高的要求，不僅要具備高硬度、高彈性模量、耐磨性和韌性等機械性能，還要具備抗高溫氧化性能、耐蝕性以及優異的高溫力學性能(紅硬性)，傳統的刀具涂層，如TiN、CrN、甚至TiAlN涂層已逐漸不能滿足性能的要求。因此，亟需開發高性能的新型保護性涂層材料。

材料結構涂層是利用納米材料的特異結構產生高硬度的新型涂層材料，包括納米多層涂層和納米復合涂層。本項目組采用PVD(物理氣相沉積)技術開發的TiAlSiN、TiSiCN、CrAlSiN等納米復合結構涂層獲得近50GPa的超高硬度，同時具有較低的摩擦系數和熱穩定性，其使用溫度達到1000℃；開發的CrAlN/ZrO₂、TiAlN/SiO₂等納米多層涂層，不僅具有超過50GPa的超高硬度，同時由于含有氧化物阻擋層，抑制了外界氧原子向涂層內部的擴散，使涂層抗氧化性能得到大幅提升，同時還具備優異的耐蝕性能。