唐伟，解闻，张家园

（西安科技大学 机械工程学院，西安 710054）

冷喷涂（Cold Spray, CS）技术最早由前苏联科学院西伯利亚分院理论与应力学研究所的科学家在基于风洞试验时发现，当示踪原子的速度超过某一临界速度时，示踪原子对靶材表面的作用由冲蚀变为沉积，他们在这一现象基础之上提出了冷喷涂的概念[1]。该技术是以压缩气体（氮气、氦气、空气或混合气体等）作为加速介质，将固体金属颗粒带动至 300～ 1400 m/s 的速度撞击基板，使颗粒发生强烈的塑性变形而沉积形成涂层[2-3]。残余应力则在颗粒高速撞击基体的过程中产生，CS 中的残余应力主要为残余压缩应力[4]。残余应力是影响涂层完整性的最重要因素之一。影响涂层残余应力的因素较多，包括沉积速度、沉积入射角度、材料组合、颗粒数量、摩擦系数以及由温度变化引起的界面热松弛效应等[5]。基于以上因素，研究残余应力对冷喷涂沉积涂层的影响尤为重要。

目前，已有多项研究对CS 的沉积机理和临界速度进行了预测，但通过仿真模拟对CS 过程中产生的残余应力变化的研究较少。国内学者，如李文亚[6]等人详细讨论了CS 过程中粒子碰撞行为的数值模拟和临界速度预测的研究现状，其中在对粒子碰撞行为数值模拟的研究前景中提出，应对冲击过程中产生的残余应力进行研究。Wang[7]采用ALE 有限元法，模拟镁合金微通道表面单个和多个铝合金颗粒的沉积行为，结果表明，颗粒在微通道基底表面不同位置撞击时，基体的最大接触面积和能量消耗较大。……