高温固体自润滑涂层在运动时产生的摩擦系数较小，其构成的零件具有免维修和无需添加润滑剂的优势，但各组分的协调差异会诱发涂层失效。徐滨士院士研究发现，所有机械摩擦副表面的涂层均含有夹杂的氧化物、形成的裂纹、孔隙等先天缺陷对摩擦副表面承载的应力异常敏感，在疲劳循环载荷下可能发生扩展，最终导致接触疲劳，出现失效。显然，高温固体自润滑摩擦副在服役过程中发生磨损失效的时机与微观结构、涂层与基体之间的表界面相关，将直接影响航天结构摩擦副的服役寿命。基于服役的全寿命实验是评估高温固体自润滑涂层性能的主要依据。实践中，常以试样挂件的模式对高温固体自润滑涂层的性能进行统计分析，将系统的涂层健康状态建模为连续的退化过程进行统计学寿命预测是涂层服役可靠性研究的重要方向之一。对此，基于实验可靠性分析显示，表面磨损和剥落是影响摩擦副性能和使用寿命的最重要因素，如Archard磨损和Lemaitre损伤模型以及加速寿命试验通过特性测试来实现寿命预测。基于状态的寿命预测方法是针对结构疲劳过程中状态突变后剩余寿命难以预测的问题提出来的，表征磨损或裂纹扩展退化的Gamma过程、Wiener过程，进而通过对大量历史运行数据及故障维护数据的分析评估部件的寿命分布; 通常对涂层进行疲劳实验得到涂层疲劳寿命数据后，用统计学的方法进行分析，基于Weibull函数或者正态分布函数分析得到涂层的特征寿命。基于应力响应特性的涂层可靠性评估高温固体自润滑涂层在服役过程中复杂载荷下存在弹塑性摩擦接触问题，如交表热应力作用涂层内部和界面形成的拉压应变而导致的涂层开裂、分层和剥落，以及应力的界面传递等受涂层和基体材料结构界面以及制备工艺影响的问题，产生的失效原因可以梳理为“外部应力—涂层热力学响应—涂层结构特性”之间的关联影响。首先是涂层对复杂应力的响应。袁晓静等对WC-Co涂层寿命的分析显示，WC/Co涂层结构的非均质特点会导致其在细观领域发生不同的应力应变，沿WC-Co边界产生应力集中，这是涂层中诱发裂纹产生的根源。可见，物理结构寿命分析更依赖于弹塑性材料的基本行为，从物理特性上揭示寿命规律。其次是涂层内部的能量释放。肖洋轶等研究了固体润滑涂层-基体系统的界面分层损伤和涂层裂纹演变及其摩擦学特性，认为在交变载荷作用下，界面结合力较弱以及陶瓷层内的压应力会使陶瓷层发生屈曲，释放出的能量信号会转化为应力波。高温自润滑涂层的微观结构界面与宏观性能之间多尺度关联的研究主要集中在采用元胞自动机模型、发汗体胞热驱模型、微孔贯通型以及分子动力学模型等。如徐野等建立了摩擦层的变时间步长的二维和三维元胞自动机模型，模拟了磨削运动的变化状态与摩擦材料的表面模型; 洪振军等采用分子动力学研究了自润滑涂层的摩擦力学性能; 文献研究认为，高温固体自润滑材料浸渗后多孔骨架基体的孔隙被软金属固体润滑剂所占据，其摩擦学性能与基体材料的微观结构密切相关，并利用有限元软件建立了发汗包覆体胞单元材料结构参数对包覆核材料驱动作用的影响关系。李长久教授系统研究了熔化粒子在基体上的沉积行为，建立了涂层断裂韧性、冲蚀磨损率、弹性模量、热传导率等与结构参量的关系。
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