本文以等离子喷涂Cr3C2-NiCr陶瓷涂层为研究对象，通过纳米压痕试验测定涂层弹性模量和载荷-压深曲线。借助ANSYS有限元软件模拟加载-卸载过程，通过量纲分析、反演分析和数据拟合方法，确定载荷-压深曲线与涂层弹塑性性能参数间的无量纲数学模型。结合该数学模型和试验载荷-压深曲线计算了涂层力学性能参数并分析了涂层厚度和压痕深度对测量过程的影响。运用数字图像处理技术，通过直方图均衡化、模糊C均值聚类方法、基于小波变换检测算法和边界图形矢量化提取了Cr3C2-NiCr涂层细观结构图，计算了喷涂方向和截面方向上孔隙分布对应力分布的影响。结果表明，试验载荷-压深曲线与有限元计算相结合所模拟计算出的弹性模量值与试验所得值误差较小，涂层屈服强度为27.6MPa。当压头压痕深度大于涂层厚度13%时，基体材料对涂层弹性模量测量有较大影响，测量值波动较大，并使涂层变形方式发生改变，存在小范围凸起现象；压痕深度小于涂层厚度13%时，弹性模量测量值波动较小，随着涂层厚度减小，压头压入涂层所需外力增大。建议进行等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层纳米压痕试验时，应选用较厚的涂层或较浅的压痕深度以减少基体材料对涂层力学行为的影响。均质涂层和基体加载过程中应力场呈半圆形分布，最大应力值出现在压头附近和界面处，随着压入深度增加，界面处易产生剥离；卸载过程中随着压痕深度增加，压痕附近的高残余应力区域扩大，界面处残余应力增加，易产生涂层内部环状裂纹和界面剥离。因此，获取涂层和基体应力场分布可预测裂纹易萌生区域。将孔隙分布引入有限元模型后，计算出的喷涂方向弹性模量小于截面方向弹性模量，并且孔隙分布直接扰动了应力传播方向并使应力场分布呈无序性，孔隙附近应力集中现象明显。随着压痕深度的增加，应力越易向孔隙率高的区域传播。