中文摘要：

"冷"气体动力学喷涂，其过程为在不足以使涂层粉末及工件的机械性能因高温熔化而发生改变的常温或较低温度下，利用缩放喷嘴形成的超音速气流夹带微小颗粒形成高速射流（300-1200m/s）冲击金属或绝缘体基体产生涂层的过程。冷喷涂这种新型材料表面改性机制，有效克服了目前"热"喷涂方法存在的高温氧化、气化、晶化等影响涂层性能和工件基体高温变形等弊端，对非耐热材料改性和纳米材料涂层制备有广泛应用前景和重要现实意义，受到国内、外学者广泛重视。冷喷涂涉及流体力学、空气动力学、工程热力学、塑性动力学、冲击动力学、穿甲力学、现代测试技术等多个学科领域，属交叉学科研究范畴。本项目采用理论分析、数值模拟及实验诊断相结合的方法深入研究冷喷涂材料改性中超音速气粉两相束流流动规律、粉粒对工件的冲击侵彻过程和涂层形成机理，揭示涂层生长速率和涂层性能与气动热力学参量关系，提出最佳控制方程、优化改性机制。

结论摘要：

"冷"气体动力学喷涂，其过程为在不足以使涂层粉末及工件的机械性能因高温熔化而发生改变的常温或较低温度下，利用缩放喷嘴形成的超音速气流夹带微小颗粒形成高速射流（300-1200m/s）冲击金属或绝缘体基体产生功能涂层的过程。该新型材料表面改性克服了"热"喷涂存在的高温氧化、气化、晶化等影响涂层性能和工件基体高温变形等弊端，对非耐热材料改性和纳米材料涂层制备有广泛应用前景和理论研究意义。冷喷涂机理研究涉及流体力学、空气动力学、工程热力学、塑性力学、冲击力学、穿甲力学等学科，属交叉学科研究范畴。建立了冷喷涂制备功能涂层中气、固两相超音速射流粉末与基板表面相互作用机理研究平台；深入研究喷涂粒子与被改性基体间非垂直碰撞瞬态过程，给出发生"绝热剪切失稳"条件及粒子入射角度与碰撞临界速度定量关系等重要结论；较系统地揭示了不同材质和性能的基板、不同尺度粉料与热力气动参数之关联，针对弹性模量和屈服极限这两个重要力学性能参数，分析其对粒子和基体变形影响以及碰撞过程中特征节点的特征曲线变化；完成超音速喷嘴不同出口形状对喷涂效果影响的数值计算分析；与法、英、台湾、中国学者共同完成数值模拟分析的实验比对工作。