随着材料科学和表面工程技术的发展,超硬涂层技术已成为提高零部件表面的机械性能和摩擦学性能的有效途径之一。目前对于超硬涂层零件滚动接触疲劳(RCF)失效机理的研究还不完善。研究超硬涂层零件RCF失效机理以及评估方法可以为涂层技术的发展和应用提供科学的参考依据。低载荷高转速的传统轴承寿命试验方法周期长、费用高并且试验结果的可靠性差。对此,在保持轴承接触疲劳失效机理一致的前提下,快速寿命试验方法成为研究的热点。杨育林教授课题组设计一款新型接触疲劳试验机(RCFYSU-1)并且提出了在润滑油中添加硬质微粒的新型加速疲劳试验方法,用来研究和评估超硬涂层轴承的滚动接触疲劳寿命。本文将影响超硬涂层零件RCF寿命的因素进行了总结,应用有限元软件ANSYS作为分析工具,针对典型的涂层材料,以带有单颗粒的球—面接触为模型,分析了涂层厚度、颗粒大小对滚动接触应力场的影响。结果表明:颗粒的存在使涂层表面和结合面上形成应力集中,增大了表面接触应力,同时还会在表面上造成塑性变形缺陷。在RCFYSU-1试验机上采用硬质微粒加速疲劳试验方法和常规疲劳试验方法对涂层轴承和普通轴承进行接触疲劳试验。试验结果证明了硬质微粒加速试验方法没有改变轴承接触疲劳失效机理,并可实现加速比大约为3。为了进一步验证加速疲劳机理,还在轴承表面上预制缺陷进行滚动接触疲劳试验,观察和分析了疲劳裂纹的形成和扩展过程。结果表明:缺陷的出口处在较短时间内产生了初始疲劳裂纹。表面预制缺陷缩短了轴承的疲劳寿命。本文的工作对超硬涂层零件滚动接触疲劳寿命评估方法的研究和应用具有指导意义。