表面涂层的疲劳磨损失效机理与数值仿真

表面耐磨涂层广泛应用于机械、航空、核能、车辆等领域，以改善零部件接触区域的疲劳磨损性能，显著提高其使用寿命和可靠性，降低产品的制造成本和维修成本。本项目旨在研究表面涂层在滚动、滑动和微动疲劳载荷作用下，表面涂层的接触磨损、磨蚀区内疲劳微裂纹的萌生与扩展、及其对涂层基体界面和基体本身的侵入；研究涂层基体结合界面上微裂纹、孔洞等缺陷的损伤累积、聚合与发展、最后形成宏观裂纹导致涂层与基体剥离的细观机制，建立涂层界面结合强度准则；对涂层的疲劳磨损、裂纹萌生、界面剥离的全过程建立定量的数学物理模型和数值计算模型；发展有限元程序，数值模拟涂层及其界面的材料磨损、损伤累积、局部剥落的演化过程，预测典型涂层的疲劳磨损寿命；探讨两种典型耐磨涂层的抗滚动、滑动、以及微动接触疲劳的设计方法、加工工艺和对策。本项目研究成果对大多数结构涂层都具有重要的参考价值。