基于高速铣削以淬硬钢为代表的硬态金属加工对刀具性能的要求，运用外延异质结构理论优化设计适用于高速铣削淬硬钢的多元纳米复合涂层的成分、组成与显微结构；综合利用空心离子镀高离化率与中频磁控溅射镀镀膜材料广泛与成分易控制的技术优点，利用C、Al、Cr、Zr等元素固溶强化及TiN和Si3N4两相调幅分解形成复合结构，制备由四元多相纳米晶与非晶组成的多元纳米复合涂层刀具。采用摩擦磨损、高温摩擦磨损、现代材料测试分析技术和高速铣削加工技术，研究各种涂层工艺、涂层中添加元素种类和组成对涂层沉积过程、涂层的物理、机械性能和摩擦磨损特性的影响；研究在不同加工工艺条件下高速铣削淬硬钢时，多元纳米复合涂层刀具设计和性能与加工过程特征量的相关关系；获得具有纳米复合显微结构、良好的膜基结合力和高硬度、高耐磨性及抗高温氧化性的高速铣削淬硬钢类硬态金属涂层刀具的制备理论、制备方法和加工工艺技术。