等离子喷涂涂层正在越来越多的领域发挥着耐腐蚀、耐磨损、耐高温等作用,极大地提高了零件的使用寿命。但是等离子喷涂过程中,在涂层内部形成的微观缺陷,受粉末粒度、喷涂工艺等因素的影响,并在使用过程中可能导致涂层的开裂或剥落,从而进一步影响结构的完整性。因此,等离子喷涂涂层微观损伤机理的研究有着十分重要的意义。本文以硅灰石涂层和316L不锈钢涂层为陶瓷和金属涂层,利用SEM观测下的原位拉伸观察其裂纹扩展,并进一步通过场发射电镜观察其裂纹尖端和裂纹扩展细节,研究涂层开裂损伤的微观本质。通过对其断裂韧性进行分析,指出涂层损伤与涂层的结构和由此导致的裂纹扩展路径相关。通过单个大气孔和二维孔隙、二维理想模型和基于数字图像处理技术的有限元分析,对硅灰石涂层的应力状态进行系统的模拟。研究表明裂纹的开裂与扩展过程呈现非连续,且涂层中原有孔隙对开裂过程具有一定的引导作用,但同时主应力方向对裂纹扩展路径亦有影响。陶瓷涂层中的裂纹前端的未联通小裂纹多于金属涂层,而金属涂层裂纹边缘有明显塑性变形。涂层断裂韧性与涂层中原有孔隙大小、孔隙尺寸集中程度等密切相关。随基体温度增加,硅灰石涂层断裂韧性呈现先增加后降低的趋势。随粉末粒度降低,涂层的断裂韧性增大。涂层应力主要受层间未结合长度的影响,而未结合间距和扁平粒子厚度的影响渐小。