研究了涂层、基板材料特性对颗粒沉积与结合行为的影响。分析了颗粒/基板不同材料组合时能量的分配及与结合的关系。计算了颗粒撞击后速度的演化并发现存在因"回弹现象"产生的反向运动。定义了 "回弹系数",发现适中的撞击速度对应较小的"回弹系数";一定撞击速度下不同材料组合时"回弹系数"也存在差异,这些与接触界面局域应力应变的变化密切相关。提出撞击后接触界面微区颗粒和基板同时发生"绝热剪切失稳",产生"射流混合"是有效结合更合理的判据,此时,颗粒基板变形协调,能量分配均衡,"回弹倾向"小。同种材料组合可通过改变撞击速度以达到上述判据要求而实现有效结合,不同材料组合时除了要调整撞击速度外,还需改变材料特性,例如预热硬度相对较高的一方使之适当软化,进而满足判据的要求;这些可以通过计算来定量确定和描述。另外,涂层的形成是多颗粒沉积及交换作用的结果,颗粒间存在"夯实作用"和"互锁现象",不同组元混合颗粒间还存在变形及"剪切失稳"的不均匀性和不对称性,还有因颗粒材料性质不同导致的沉积效率差异。最后确立了几个有应用潜力的新研究方向如聚合物材料表面冷喷涂金属化、冷喷涂W-Cu合金复合材料等。
英文主题词Cold spray; deposition behavior; bond mechanism; effective bond criterion; potential application