李文亚 杨景文 雒晓涛 殷硕 徐雅欣. 影响冷喷涂粒子沉积的关键因素：粉末表面氧化综述[J]. 金属学报, 10.11900/0412.1961.2025.00087.

摘要 相关文章 Metrics 全文: PDF(1620 KB)   摘要: 冷喷涂技术因具有低温固态沉积特性，在高性能金属或金属基复合涂层制备、修复及增材制造领域已有重要应用。然而，原始喷涂粉末的表面氧化状态对冷喷涂粒子沉积过程及所制备涂层或沉积体的微观组织、界面结合质量和力学性能具有重要影响。一般来说，粒子表面氧化膜的存在增加了粉末的临界沉积速率，降低了粒子塑性变形能力，并在界面处形成未结合区或脆性夹杂，从而显著影响粉末的沉积效率和沉积体的力学性能。然而，在特定条件下，粉末表面的氧化膜经过碰撞作用而破碎，不连续的氧化膜均匀分布在涂层中，通过弥散强化能够提高涂层的硬度。本文主要综述了粉末表面氧化膜在喷涂沉积过程中的破碎行为及其对涂层微观组织与性能的影响，重点探讨了氧化膜对界面结合、涂层组织及性能的影响机制。此外，本文还提出了高强塑性沉积体对粉末低O含量的严格要求，为优化冷喷涂材料性能提供理论指导。最后，对粉末表面氧化膜在冷喷涂增材制造中的影响及未来研究方向进行了展望。 关键词 ： 冷喷涂,  冷喷涂增材制造,  氧化膜,  粉末含氧量,  粒子变形,  界面结合     Abstract：Cold spraying (CS), recognized for its solid-state deposition characteristics, holds significant potential for the fabrication of high-performance coatings, the repair of damaged components, and the additive manufacturing of metals and metal matrix composites. However, oxide films present on the surfaces of powder particles exert a profound impact on particle deformation during CS, as well as on the interfacial microstructure, bonding quality, and mechanical properties of the resulting coatings or deposits. The presence of oxide films increases the critical deposition velocity, reduces the plastic deformation capacity of particles, and promotes the formation of unbonded regions or brittle inclusions at interfaces, thereby compromising deposition efficiency and mechanical integrity. Nevertheless, under specific conditions, the oxide film on the powder surface can be fractured by particle collisions, and the resulting discontinuous oxide film may become evenly distributed, potentially contributing to the dispersion strengthening and enhancing the hardness of the coating. This study presents a comprehensive review of the deformation behavior of oxide films during the CS process and their influence on coating microstructure and properties, with particular focus on the mechanism where how oxide film influences interfacial bonding, coating microstructure and performance. Furthermore, the study discusses the importance of minimizing oxygen content in feedstock powders to achieve high-strength and high-ductility deposits, providing theoretical guidance for optimizing coating performance. Finally, the role of oxide films in CS-based additive manufacturing is explored, and prospective research directions are outlined. Key words： Cold spraying    Cold spray additive manufacturing    Oxide film    Oxygen content    Particle deformation    Interfacial bonding 收稿日期: 2025-03-31      基金资助:粉末尺寸与含氧量对冷喷涂固态增材制造金属材料内部缺陷影响及其 与断裂强度相关性;陕西省重点科技创新团队 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 李文亚 杨景文 雒晓涛 殷硕 徐雅欣 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/Y0/V/I/0 [1] 吕云蕾, 任延杰, 冯抗抗, 周梦妮, 王文, 陈荐, 牛焱. 四元Co-Ni-Cr-Al合金高温氧化模式及其转变机理[J]. 金属学报, 2024, 60(7): 947-956. [2] 潘霞, 张洋鹏, 董志宏, 陈胜虎, 姜海昌, 戎利建. 预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐Pb-Bi腐蚀性能的影响[J]. 金属学报, 2024, 60(5): 639-649. [3] 彭祥阳, 张乐, 李聪聪, 侯硕, 刘迪, 周建明, 路广遥, 蒋虽合. Al和Cr协同作用提高核用高强钢耐水蒸气氧化性能[J]. 金属学报, 2024, 60(3): 357-366. [4] 冯力, 王贵平, 马凯, 杨伟杰, 安国升, 李文生. 冷喷涂辅助感应重熔合成AlCo x CrFeNiCu高熵合金涂层的显微组织和性能[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 703-712. [5] 熊天英, 王吉强. 中国科学院金属研究所冷喷涂技术研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(4): 537-546. [6] 刘来娣, 丁彪, 任维丽, 钟云波, 王晖, 王秋良. DZ445镍基高温合金高温长时间氧化形成的多层膜结构[J]. 金属学报, 2023, 59(3): 387-398. [7] 沈朝, 王志鹏, 胡波, 李德江, 曾小勤, 丁文江. 镁合金抗高温氧化机理研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(3): 371-386. [8] 徐文国, 郝文江, 李应举, 赵庆彬, 卢炳聿, 郭和一, 刘天宇, 冯小辉, 杨院生. 微量Al、Ti对Inconel 690合金高温氧化行为的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1547-1558. [9] 孙蓉蓉, 姚美意, 林晓冬, 张文怀, 仇云龙, 胡丽娟, 谢耀平, 杨健, 董建新, 成国光. 添加Ti对Fe22Cr5Al3Mo合金在500℃过热蒸汽中腐蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(5): 610-622. [10] 林晓冬, 马海滨, 任啟森, 孙蓉蓉, 张文怀, 胡丽娟, 梁雪, 李毅丰, 姚美意. Fe13Cr5Al4Mo合金在高温高压水环境中的腐蚀行为[J]. 金属学报, 2022, 58(12): 1611-1622. [11] 李文亚, 张正茂, 徐雅欣, 宋志国, 殷硕. 冷喷涂Ni及镍基复合涂层研究进展[J]. 金属学报, 2022, 58(1): 1-16. [12] 赵宇宏, 景舰辉, 陈利文, 徐芳泓, 侯华. 装甲防护陶瓷-金属叠层复合材料界面研究进展[J]. 金属学报, 2021, 57(9): 1107-1125. [13] 钱月,孙蓉蓉,张文怀,姚美意,张金龙,周邦新,仇云龙,杨健,成国光,董建新. Nb对Fe22Cr5Al3Mo合金显微组织和耐腐蚀性能的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(3): 321-332. [14] 秦勤, 李程, 何流, 叶陈龙, 臧勇. 基于非对称双悬臂梁模型优化的双金属板界面结合强度研究[J]. 金属学报, 2020, 56(12): 1617-1628. [15] 包飞洋, 李艳芬, 王光全, 张家榕, 严伟, 石全强, 单以银, 杨柯, 许斌, 宋丹戎, 严明宇, 魏学栋. ODS钢在600和700 ℃静态Pb-Bi共晶中的腐蚀行为及机理[J]. 金属学报, 2020, 56(10): 1366-1376. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed