图9.9 基体先开裂示意图
在9.2.2小节里，分析了涂层与基体的界面在纯剪切作用下的失效，其中的界面简化为受纯剪切的作用，而涂层的侧面则受外界载荷的压应力作用。在测量涂层体系的界面强度时，如果采用圆柱形试件的扭转法测量界面剪切强度，则可以将涂层与基体中的每一点简化成处于纯切应力状态。在界面上的切应力方向为圆形界面的切线方向，此时复合体系的失效模式和机制将取决于涂层与基体的弹性性能和塑性性能。
第一种情形：当涂层与基体材料均为脆性材料时，可以只考虑它们的弹性性能，忽略其塑性性能（以下情形相同），复合体系的失效模式将取决于涂层的拉伸强度、界面的剪切强度和基体的拉伸强度，因为根据经典的材料力学实验结果，脆性材料的扭转破坏，其实是被拉应力拉断的。此时的失效模式通常也有三种情况。
（1）如果界面上所受到的切应力大小最先超过界面的剪切强度（如界面结合性能很弱的情形），则界面最先被剪开，其示意图如图9.10所示。
图9.10 界面先开裂示意图
（2）如果涂层内所受到的拉应力大小最先超过涂层的内聚力拉伸强度（如界面结合性能很强的情形），则涂层最先被拉断，其示意图如图9.11所示。
图9.11 涂层先开裂示意图
（3）如果基体内所受到的拉应力大小最先超过基体的内聚力拉伸强度（如界面结合性能和涂层性能均很好的情形），则基体最先被破坏，其示意图如图9.12所示。
图9.12 基体先开裂示意图
第二种情形：当涂层为脆性材料，而基体为韧性材料时，复合体系的失效模式将取决于涂层的拉伸强度、界面的剪切强度和基体的剪切屈服强度或断裂强度，此时的失效模式通常也有三种情形。(www.xing528.com)
（1）如果界面上所受到的切应力大小最先超过界面的剪切强度（如界面结合性能很弱的情形），则界面最先被剪开，见图9.10。
（2）如果涂层内所受到的拉应力大小最先超过涂层的内聚力拉伸强度（如界面结合性能很强的情形），则涂层最先被拉断，见图9.11。
（3）如果基体内所受到的最大切应力大小最先超过基体的剪切屈服强度或断裂强度（如涂层的内聚力拉伸强度和界面结合性能均很强的情形），则基体最先屈服（出现滑移线）或发生断裂破坏，见图9.12。
第三种情形：当涂层为韧性材料，而基体为脆性材料时，复合体系的失效模式将取决于涂层的剪切屈服强度或断裂强度、界面的剪切强度和基体的断裂强度，此时的失效模式通常也有三种情形。
（1）如果界面上所受到的切应力大小最先超过界面的剪切强度（如界面结合性能很弱的情形），则界面最先被剪开，见图9.10。
（2）如果涂层内所受到的最大切应力大小最先超过涂层的剪切屈服强度或断裂强度（如界面结合性能很强的情形），则涂层最先屈服或发生断裂破坏，见图9.11。
（3）如果基体内所受到的拉应力大小最先超过基体的内聚力拉伸强度（如界面结合性能很强的情形），则基体最先被破坏，见图9.12。
第四种情形：当涂层和基体均为韧性材料时，在线弹性范围内可以采用脆性涂层／脆性基体的失效模式分析。如果涂层和基体发生了较大的塑性变形，界面开裂在极端载荷情形下才发生或不发生的话，则界面的力学性能将不容易得到。
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