承受强烈的热、接触或弯曲等载荷作用的涂层往往面临过早剥落失效的问题；武器身管内膛同时承受了强烈的热载荷和接触、弯曲等机械载荷，内膛表面铬涂层的服役寿命难以达标一直是制约武器系统性能的关键难题。针对某型号武器身管，本研究发明了一种先对钢基体进行激光周期性淬火再镀覆涂层的新工艺，一举解决了该型号身管内膛铬涂层的寿命问题。为了揭示该工艺增强涂层承载能力的力学机制，本文主要分两部分分别研究这种激光淬火基体涂层在热载荷和几种基本机械载荷作用下的破坏行为。　　 第一部分：为了揭示激光淬火基体增强涂层抵抗热致剥落能力的力学机制，本文比照身管内膛的热载荷特征，以解析方法和数值方法分别求解了涂层/基体在热失配载荷作用下的界面应力分布，给出了循环热载荷作用下涂层失效的界面边缘疲劳模型；研究了该激光淬火基体涂层在热载荷作用下分割裂纹(Segmentation Cracks)的形成；探讨了在热失配载荷作用下，分割裂纹对界面的增韧效应。研究结果如下：⑴界面应力级数解和数值解都表明，在热失配载荷作用下，涂层垂直开裂后，界面角点(涂层垂直裂纹与界面的交汇点)附近存在显著的应力集中；当热载荷发生交变时，界面应力将随之发生交变。当界面应力水平超过界面疲劳强度时，交变的界面应力状态将导致涂层界面角点附近出现界面疲劳破坏。⑵激光淬火基体涂层在热载荷作用下，由于激光淬火区的回火体积收缩效应等因素的作用，间隙区上方涂层内将出现周期性面内拉伸应力峰值；当这种周期性拉应力峰值超过涂层断裂强度时，将导致涂层的周期性开裂，形成周期性分割裂纹，这得到了相关试验结果的证实。⑶分割裂纹显著影响界面应力：当分割裂纹间距小于类临界间距时，分割裂纹间距减小、长度增大，界面应力降低，这将延缓甚至抑制界面破坏。这初步揭示了激光淬火基体增强涂层抵抗热致剥落能力的力学机制。同时，针对一定范围内的涂层-基体匹配体系，本文给出了类临界间距的经验公式，可作为该激光淬火基体涂层的参数优化的参考。　　 第二部分：为了研究激光淬火基体对涂层的机械载荷作用行为的影响，本文开展了压入、拉伸和循环弯曲等基本试验及相应的力学分析和数值模拟。研究结果表明：⑴在压入载荷作用下，激光淬火基体的淬火区或间隙区上方涂层受压时的涂层破坏程度及界面变形集中程度都明显低于基体无淬火处理的试样，这表明基体激光淬火可以增强基体对涂层的支撑能力，减少涂层在接触载荷作用下的破坏。⑵激光淬火基体涂层在垂直于淬火扫描带方向的拉伸载荷作用下，试样在对应于间隙区出现多重颈缩，间隙区上方的涂层出现受控开裂以及淬火区上方的涂层开裂被抑制等现象表明，激光淬火基体控制了涂层的拉伸开裂模式。⑶在循环弯曲载荷作用下，当涂层垂直裂纹扩展到界面以后，界面裂纹仅出现在淬火区中心部位附近，而间隙区及其附近区域一直没有出现界面破坏。因此，在承受复杂载荷的场合(如接触和弯曲等多种载荷同时作用)，软(间隙区)硬(淬火区)交替的激光淬火基体可望更好的增强涂层/基体界面抵抗机械破坏的能力。