TiN涂层具有耐高温、耐磨损、抗腐蚀、抗氧化等优越性能,已被广泛运用于刀具、齿轮、轴承等重要零部件的表面,在摩擦滑动接触条件下,能够显著地减少元件由于摩擦造成的失效,降低摩擦系数,减少能源消耗。而涂层材料在摩擦接触条件下常常出现断裂失效,疲劳断裂分成裂纹的形成、扩展以及断裂三个阶段。涂层的疲劳寿命可由裂纹形成寿命和裂纹扩展至断裂时的寿命组成,在摩擦滑动接触中由于应力集中更容易产生微裂纹,随着裂纹的扩展,从而引起涂层的失效。为了满足涂层结构应用的需要,优化涂层结构的设计,需要开展对涂层在摩擦滑动接触条件下的寿命预测。为了研究TiN涂层系统在摩擦滑动接触条件下的疲劳寿命,本文主要完成了以下工作:1、制备了基体为高速钢涂层材料为氮化钛的涂层试样,用扫描电镜观察得到涂层可见初始裂纹长度约为10-1um。利用纳米压痕仪测得TiN涂层试样弹性模量为590GPa、断裂韧度为3.30MPa·m1/2、硬度为10.17GPa等材料力学参数;在UMT-2摩擦试验机上进行划痕实验,测得了在稳定滑动阶段涂层表面的平均摩擦系数为0.25,观察分析试验后涂层表面形貌,并对压头与涂层的接触区域进行扫面电镜观察和能谱分析。2、通过Ariy应力函数计算获得平面应力状态下TiN涂层表面在摩擦滑动接触条件下初次滑动的应力分布,并作出应力分布曲线图;通过有限元软件Abaqus模拟二维情况下压头在涂层表面的往复滑动,获得涂层表面残余应力分布规律,结合理论计算获得涂层表面平面应力状态下引起裂纹扩展的第一主应力的分布规律。3、三维应力状态下,通过有限元软件Abaqus模拟摩擦滑动接触条件下压头在涂层表面的往复滑动,获得涂层表面在滑动过程中的应力分布;得出涂层表面第一主应力与滑动次数的关系。4、依据Paris定律,推导出涂层疲劳裂纹扩展寿命计算公式,通过断裂韧度求出临界裂纹尺寸,由应力与循环次数的关系得出的涂层寿命(即临界疲劳周次)与应力的关系,用于估算TiN涂层在摩擦滑动接触条件下的寿命,分别求出平面应力状态和三维应力状态下涂层寿命,与其他学者的实验结果对比分析,表明所获得结果具有一定的准确性。