中文摘要：

薄膜涂层材料的界面结合强度及其寿命的定量评估，是该类先进材料在工程应用中的瓶颈问题，目前尚无可作定量评价的理论。在工程界被广泛采用的划痕法，实际上是同一的薄膜厚度、划笔尺寸、材料组成等条件下的定性评价方法。并且作为强度值测得的临界载荷，对应于三向压应力状态下的界面剪切破坏，这是与其在工程应用中的实际承载状态完全不同的。本项目拟从界面破坏强度和裂纹扩展行为两个方面着手，以界面应力和界面裂纹应力强度因子为基本参数，考虑应力状态和混合摸态的影响，采用理论分析、实验和数值计算相结合的方法，建立通用的破坏准则和裂纹扩展规律，并提出测定界面破坏强度和裂纹扩展行为的简单实用的实验方法。依据所建立的薄膜涂层界面破坏理论，不仅可以解决薄膜涂层材料结构的可靠性评价问题，还可以通过对界面应力、裂纹应力强度因子和破坏强度、裂纹扩展抵抗力等受各种因数影响的分析,为制造高性能薄膜涂层材料和结构优化提供理论依据。

结论摘要：

提出了薄膜涂层材料基本解的理论分析方法- - 镜像点法，该方法可适用于单层或多层涂层材料，并开发了多层薄膜涂层材料的数值分析软件。通过划痕实验以及分子动力学分析，提出了薄膜涂层界面在正应力为压应力以及拉应力时的不同形式的破坏准则，该准则与实验条件无关，可以准确定量地描述界面的强度特性。基于大量的试算以及数值分析结果，建议了检测薄膜涂层界面强度的标准实验方法以及相应的界面应力拟合公式。基于界面裂纹疲劳实验结果，提出了界面裂纹的疲劳扩展规律，发现疲劳扩展速率只与复合应力强度因子有关,而与模态比无关。这些研究成果圆满完成了研究计划书的研究目标。此外，本研究还分析了表面波在薄膜涂层材料中的传播特性，并提出了薄膜物理性能的多参数反演确定方法。分析了界面缺陷对波传播特性的影响，初步探讨了界面缺陷的检测方法。