工程应用中，发现在多冲碰撞的工况下，许多关键零构件即使在应力远小于材料屈服极限的条件下，仍会发生宏观塑性累积变形而最终失效，本文将此种载荷称之为低应力多碰载荷。经研究发现，材料在低应力多碰载荷下的宏观塑性变形具有趋表效应，即材料的塑性变形主要集中表现在离碰撞面较近的部位，且材料的应变随着距表层深度的增加而按指数函数的关系进行递减。另外，所谓梯度材料是指采用材料复合技术使两种不同性能的材料沿厚度方向由一侧向另一侧呈连续变化，从而使材料的功能也呈梯度变化的一种新型材料。结合材料的低应力多碰变形规律和梯度材料的特点，本文制备了钴基/不锈钢线性梯度涂层和指数梯度涂层两种试件，并研究其在低应力多碰载荷下的塑性变形规律，建立宏观塑性累积形变模型。本文将304不锈钢试件、304不锈钢为基体的线性梯度涂层和指数梯度涂层试件在相同的试验条件下进行低应力多碰试验，研究材料的疲劳应变及累积变形规律，得出以下结论：①试件的变形均具有趋表效应，即随着距表层深度的增加，试件的应变越来越小，当达到一定深度时，将不再发生变形。②在碰撞的初始阶段，试件的应变较大，随着碰撞次数的增加，应变越来越小，最终趋于稳定，不再发生变形。③指数梯度涂层试件对于抵抗低应力多碰塑性变形更为有效，其总累积变形量仅为304不锈钢试件的1/3左右。④利用回归分析的方法，建立了一定应力下，梯度涂层的低应力多碰应变与碰撞次数、层深之间的形变模型。⑤梯度涂层的变形规律与典型蠕变存在着类似点，同时又具备其自身的特点。对梯度涂层试件微观组织和变形机理进行了初步分析，得出以下结论：①梯度涂层在冲击后碰撞表层组织有晶粒碎化现象，距表层越远组织变化越不明显。②梯度涂层试件在冲击后有形变硬化或软化交替重叠的现象，且仅发生在一定深度上。其中指数梯度涂层的形变硬化软化现象最弱，说明指数梯度涂层抵抗塑性变形的能力最强。