摘要：为了揭示Ni-P-Al2O3复合涂层的失效机理，对Ni-P-Al2O3复合涂层进行划痕试验和划痕过程的有限元模拟。划痕试验表明在Ni-P-Al2O3复合涂层的划痕表面上产生了一定间隔距离的横向表面裂纹。划痕过程的有限元模拟揭示在划痕过程的不同阶段涂层表面和界面上应力分布规律，揭示涂层表面裂纹产生的模式和形成的机理。划痕过程分为划针尖端压入涂层表面、在涂层表面上滑动和从涂层表面升高等3个阶段。前两个阶段由于划针尖端对涂层表面的作用，在涂层表面形成划痕沟槽，引起涂层表面产生裂纹。应力分析表明在划痕过程中涂层表面裂纹形成有两种方式。第一种方式是首先在涂层界面产生裂纹，然后裂纹向表面扩展形成表面裂纹；第二种方式是涂层表面直接形成表面裂纹。表面裂纹是最大拉应力引起的，因此，表面裂纹是第一型裂纹。划针尖端从涂层表面升高后在涂层中留下了较大的残余应力，最大残余拉伸应力是出现在接触中心之下的界面上的第一残余主应力。这些结果将为涂层设计和应用提供依据。

关键词：复合涂层 划痕试验 有限元法 应力分析 表面裂纹 

单位：湘潭大学机械工程学院 湘潭411105 湘潭大学土木工程与力学学院 湘潭411105