中文摘要：

针对高能束涂层易开裂制约其大规模工程化应用这一关键科学问题，本项目通过成分设计和多路同步送粉交错沉积，改变成分和微结构的梯度分布及后处理来调控沉积层的残余应力分布并实现其强韧化；采用声发射技术实现裂纹的在线监测，并结合红外高温计观测熔池温度变化，建立等离子控制原位合成工艺与梯度涂层尺寸、厚度、沉积率等特征的理论模型；以ANSYS有限元软件为开发平台，对涂层界面中残余应力分布及大小进行数值模拟，并与在线监测相结合对其模拟结果进行验证；采用现代分析测试手段对界面处各组元在界面的溶解、扩散迁移、相互间的作用等冶金行为以及在随后凝固过程中的组织演变规律进行研究，建立界面冶金行为和开裂敏感性之间的关联，揭示涂层开裂机制。对制备低成本大面积的耐磨涂层的开裂失效行为的预测、防止等具有重要意义，为类似于冷轧辊表面强化和修复的大面积耐磨涂层应用提供理论和试验依据。

结论摘要：

针对高能束涂层易开裂制约其大规模工程化应用这一关键科学问题，本项目通过成分设计和多路同步送粉交错沉积，改变成分和微结构的梯度分布及后处理来调控沉积层的残余应力分布并实现其强韧化；采用声发射技术实现裂纹的在线监测，并结合红外高温计观测熔池温度变化，建立等离子控制原位合成工艺与梯度涂层尺寸、厚度、沉积率等特征的理论模型；以ANSYS有限元软件为开发平台，对涂层界面中残余应力分布及大小进行数值模拟，并与在线监测相结合对其模拟结果进行验证；采用现代分析测试手段对界面处各组元在界面的溶解、扩散迁移、相互间的作用等冶金行为以及在随后凝固过程中的组织演变规律进行研究，建立界面冶金行为和开裂敏感性之间的关联，揭示涂层开裂机制。对制备低成本大面积的耐磨涂层的开裂失效行为的预测、防止等具有重要意义，为类似于冷轧辊表面强化和修复的大面积耐磨涂层应用提供理论和试验依据。