由于涂层中不可避免地存在气孔,使得涂层的性能与结构和相应的块材相比差距很大。因此研究涂层的损伤开裂不仅具有理论意义,而且为涂层材料在实际中的应用提供了分析基础。本课题针对等离子喷涂金属铜(Cu)和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷涂层,在扫描电镜(SEM)下做原位拉伸实验并实时采集图像,应用数字散斑相关软件(DIC)对涂层中的裂纹尖端的应变场分布进行了测量。本文的主要工作及结论如下：本文首先分析了SEM的不同参数如成像方式、扫描时间、亮度以及对比度对数字散斑相关方法计算结果的影响。分析表明,基于二次电子成像方式的计算结果的稳定性差于背散射模式。通过研究扫描时间对DIC计算结果的影响,表明扫描时间为60s时计算结果的误差最小。而扫描电镜采集图像时的亮度和对比度通过影响图像的灰度分布而影响数字散斑的计算结果。在现有研究范围内,亮度较高、对比度较小时的图像的相关系数较好。涂层的开裂形态部分决定于涂层中的孔隙,而涂层中的孔隙则由喷涂工艺参数直接控制。本文利用高分辨三维形貌仪,对等离子喷涂铜涂层和YSZ涂层的孔隙尺寸特征进行研究。结果表明两种涂层中的孔隙深度均以亚微米级为主,偶有微米级孔隙。相对于YSZ涂层而言,铜涂层的结构更为致密。同时研究了喷涂工艺参数对YSZ涂层中的孔隙分布的影响,结果表明随着喷涂电流的减小或者喷涂距离的增加,微米级深度孔隙在数量上和面积上均呈上升趋势。通过对Cu涂层和YSZ涂层在原位拉伸时的裂纹尖端应变场分析,结果表明随着加载力的增大,Cu涂层裂纹尖端逐渐出现了蝴蝶状塑性区,而在陶瓷YSZ涂层的裂纹尖端出现了带状的微裂区。YSZ涂层在开裂过程中,涂层内部的孔隙作为原始起裂位置之一,表现出较大的应变。涂层的应变行为不仅与材料的性质有关,而且与涂层中的孔隙尺度相关。