硬涂层阻尼材料由于其高阻尼、抗振动疲劳能力,在航空发动机、燃气轮机等机械装备的关键部件上得到广泛应用。硬涂层的高阻尼主要来源于其内部大量的微观缺陷,包括层间界面裂纹、涂层内部裂纹及微小孔隙等,这些微观缺陷对其阻尼性能具有决定性影响。目前对硬涂层阻尼性能的研究多集中于宏观试验应用,对于涂层内部微观结构与其阻尼性能的关系研究较少,且研究过程中多未考虑涂层界面处的层间耗散作用。因此,在考虑层间耗散作用的基础上研究多层硬涂层的微观结构参数与其阻尼性能之间的关系具有重要的工程价值和实际意义。本文主要对三层硬涂层的阻尼性能进行了研究,基于三层涂层扫描电镜图通过图像处理的方式提取其孔隙和裂纹特征,建立了考虑层间耗散作用的ABAQUS二维有限元模型,研究了微观结构参数对三层硬涂层耗能及损耗因子影响,并采用有限元建模及振动特性试验的方法探究了三层硬涂层在悬臂梁结构上的减振效果。本文主要研究内容如下:（1）采用大气等离子喷涂方法在TC4钛板表面制备Al2O3-Ni Cr Al Y-Zr O2三层硬涂层,通过扫描电镜观察其微观结构,多层硬涂层微观缺陷主要大量不规则孔隙和裂纹组成,且不同硬涂层结合部位具有明显长条形孔隙;三层硬涂层的能量耗散主要来源于界面裂纹和涂层内部裂纹,且对于界面裂纹,适当增大两层间的弹性模量差异可以提高层间裂纹摩擦耗能。（2）基于三层硬涂层SEM电镜图利用Python提取得到其孔隙和裂纹特征,导入ABAQUS中建立包含孔隙和裂纹的三层涂层二维模型,分别使用seam和cohesive单元对裂纹进行模拟,计算得到不同应力加载下三层涂层损耗因子,结果表明加载应力对损耗因子具有较大的影响。将计算结果与DMA试验测试结果对照,验证了对于多层硬涂层采用上述两种方法模拟裂纹耗能及计算损耗因子的有效性。（3）提出三层硬涂层简化方法并进行验证,根据简化方法建立了总厚度为0.2mm的三层涂层简化模型。基于上述简化模型,研究了微观结构参数及弹性模量匹配对摩擦耗能及损耗因子的影响,并综合考虑多种影响因素设计正交试验。结果表明,中间涂层的弹性模量较小时,三层涂层损耗因子较大;整体摩擦耗能及损耗因子随中间涂层孔隙率及裂纹密度的增大呈上升趋势;对于三层结构,中间涂层的微观结构参数对阻尼性能影响最大,且裂纹密度是影响阻尼性能的最关键因素。（4）分别通过有限元建模与试验测试的方法,将三层涂层悬臂梁与无涂层悬臂梁、Ni Cr Al Y涂层悬臂梁振动特性进行分析对比,有限元计算结果与试验测试结果具有较好的一致性,验证了有限元建模方法的准确性,并通过试验测试对两种三层硬涂层结构的阻尼性能进行对比。结果表明,相比于无涂层悬臂梁、Ni Cr Al Y涂层悬臂梁,三层涂层悬臂梁的固有频率发生偏移,模态阻尼比增大,振幅响应明显下降;试验测试结果验证了中间涂层的弹性模量较小时,三层涂层减振效果较好。