传统理论认为硬质保护涂层可以通过提高金属承载结构的表面硬度和耐磨性来改善其机械性能。然而，大量的实验表明，硬质涂层在不同程度上降低了金属基体的疲劳寿命，极大地限制了涂层的应用。一般来说，疲劳裂纹萌生阶段占整个疲劳寿命的90%以上，是承载结构疲劳破坏的主要阶段。因此，研究硬质涂层如何影响韧性金属基体的疲劳裂纹萌生机制，进而建立理论来缓解甚至消除这种现象是非常必要的。
目前，硬质涂层对金属基体疲劳性能不利影响的机理主要基于“缺口效应”模型。涂层一旦断裂会在基体界面附近引起附加应力集中，不可避免地加速疲劳裂纹的萌生过程。根据该模型，涂层断裂不会改变疲劳裂纹源的位置，只是促进了疲劳裂纹萌生过程，没有改变疲劳裂纹萌生机制。然而，基于该模型的一些实验现象却难以解释。首先，涂层开裂引起基体疲劳断口形貌的变化。例如，对于从基体内部萌生的疲劳裂纹萌生源，涂层开裂导致疲劳裂纹萌生源位置由内部向表面转变，这被认为是加速基体疲劳失效的关键。这表明涂层开裂改变了疲劳裂纹萌生机制。其次，一些硬质涂层对基体的疲劳性能有积极的影响。例如，具有较大残余压应力和良好延展性的硬质涂层可以提高基体的疲劳性能，即使它们在外加循环应力下不可避免地已经开裂并在基体上形成显著的应力集中。这说明“缺口效应”模型虽然可以解释一些已报道的实验现象，但并不能揭示涂层开裂降低基体疲劳性能的本质。因此，需要另一种新的模型来理解脆性涂层断裂引起的金属基体裂纹形核。
北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心的研究团队通过物理气相沉积的方法在钛合金表面沉积硬质涂层，利用拉-拉轴向疲劳测试方法研究了高、低循环应力下硬质涂层对钛合金疲劳裂纹萌生机制的影响，并建立了“高应力下膜致基体解理开裂+低应力下基体滑移致涂层开裂”的硬质涂层-韧性基体体系疲劳裂纹萌生新机制。研究成果以论文“Stress-sensitivefatiguecrackinitiationmechanismsofcoatedtitaniumalloy”发表在ActaMaterialia。
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