冷喷涂技术及其系统的研究现状与展望

与传统的热喷涂相比,冷喷涂具有沉积温度低、沉积效率高、孔隙率低,以及粉末在沉积过程中不易发生氧化、分解、相变和纳米结构材料的晶粒长大等问题,这使得氧化敏感、温度敏感和相变敏感等材料的高质量涂层制备成为可能.更值得一提地是,近年来冷喷涂工艺与设备的大力发展使冷喷涂作为一种快速固态成形工艺,在金属增材制造和航空航天等关键零部件的损伤修复中得到应用.鉴于目前冷喷涂技术受到国内学者和工业界越来越多的关注,基于大量的文献调研和长期对国内外冷喷涂研发动态的跟踪,对冷喷涂材料种类、涂层典型组织结构与性能及其工艺和设备系统的发展进行了总结.首先,简介了冷喷涂系统的组成结构、喷涂材料的种类及涂层的组织结构与性能;其次,探讨了高压/低压冷喷涂和真空冷喷涂工艺及其设备的发展现状,讨论了基于喷枪或喷嘴设计的冷喷涂工艺设计与优化,如内孔冷喷涂、脉冲式气体冷喷涂和径向冷喷涂,介绍了针对其他技术辅助传统冷喷涂工艺的发展,包括激光辅助冷喷涂、静电辅助冷喷涂、磁场辅助冷喷涂、搅拌摩擦加工辅助冷喷涂增材制造等;最后,指出了冷喷涂工艺及系统发展尚存的关键问题,并对其材料研究和工业应用进行了展望.