材研動(dòng)態(tài) | 李文亞教授發(fā)表“冷噴涂+”復(fù)合增材制造技術(shù)綜述論文

來(lái)源： 材料微生活

近日，西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院陜西省摩擦焊接工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李文亞教授，在焊接領(lǐng)域三大SCI收錄期刊之一、影響因子最高（IF:1.936）的Science and Technology of Welding and Joining上發(fā)表綜述類(lèi)論文,題目為“‘Cold spray +’ as a new hybrid additive manufacturing technology: a literature review”（DOI:10.1080/13621718.2019.1603851）

冷噴涂屬于固態(tài)快速成形技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)金屬（或金屬基復(fù)合材料）涂層（或塊材）高質(zhì)量制備，近幾年也用于固態(tài)增材制造、直接連接有色金屬等。但冷噴涂沉積體的固有特性——塑性差，在部分工業(yè)領(lǐng)域限制了其應(yīng)用。因此，冷噴涂復(fù)合其他加工技術(shù)來(lái)提高冷噴涂沉積體的強(qiáng)塑性應(yīng)運(yùn)而生，冷噴涂技術(shù)與其他加工技術(shù)的交叉應(yīng)用，開(kāi)辟了一個(gè)新的方向，拓展了傳統(tǒng)加工制造的內(nèi)涵。

該綜述以李文亞教授團(tuán)隊(duì)研究成果為主線，旨在討論并解決冷噴涂沉積體界面弱冶金結(jié)合以及塑性差的科學(xué)問(wèn)題。由于冷噴涂固有的沉積特性，即每個(gè)顆粒經(jīng)過(guò)劇烈的塑性變形沉積形成涂層，顆粒界面的結(jié)合，機(jī)械結(jié)合占主導(dǎo)地位，存在少量冶金結(jié)合，導(dǎo)致冷噴涂沉積體塑性差。針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，李文亞教授提出了“冷噴涂 +”的概念，即冷噴涂復(fù)合后熱處理、激光、噴丸、攪拌摩擦加工、熱軋和熱等靜壓等加工制造技術(shù)來(lái)增強(qiáng)沉積體界面冶金結(jié)合，改善沉積體的強(qiáng)塑性；同時(shí)，冷噴涂涂層作為強(qiáng)化涂層，已用來(lái)提高攪拌摩擦焊、釬焊、熔焊接頭的強(qiáng)塑性，同時(shí)顯著提升被涂覆基體的疲勞壽命。相關(guān)研究成果本課題組目前已經(jīng)發(fā)表SCI論文20余篇。

圖1. 冷噴涂能夠制備的材料種類(lèi)及氣體溫度

對(duì)沉積效率的影響（大部分材料均可調(diào)整到90%以上的沉積效率）

圖2. 冷噴涂直接連接銅-鋁

（接頭強(qiáng)度可達(dá)80%鋁母材）

圖3. 攪拌摩擦焊接/加工（FSW/P）增強(qiáng)冷噴涂AA2024/Al2O3金屬基復(fù)合材料沉積體強(qiáng)塑性

圖4. 冷噴涂涂層改善攪拌摩擦焊接AA2024接頭強(qiáng)塑性（噴丸效應(yīng)SPE與熱效應(yīng)HFE協(xié)同作用，SPE主要貢獻(xiàn)強(qiáng)度提升，HFE主要貢獻(xiàn)塑性提升）

該綜述的亮點(diǎn)主要有：
1  冷噴涂固態(tài)增材制造技術(shù)能夠制備金屬材料、復(fù)合材料及多層材料等沉積體，還能夠直接連接有色金屬，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熔化焊。
2  冷噴涂復(fù)合其他加工制造技術(shù)可以提高冷噴涂沉積體的強(qiáng)塑性。
3  冷噴涂復(fù)合其他技術(shù)加快了冷噴涂技術(shù)工業(yè)化的應(yīng)用。

李文亞，博士，西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院教授，陜西省摩擦焊接工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。1998至2005年在西安交通大學(xué)分別獲得學(xué)士、碩士和博士學(xué)位。2005至2007年在法國(guó)貝爾福-蒙貝利亞技術(shù)大學(xué)博士后。2007至今就職于西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院，2011年破格晉升教授。長(zhǎng)期致力于摩擦焊接與冷噴涂設(shè)備開(kāi)發(fā)、工藝優(yōu)化、微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能表征以及過(guò)程數(shù)值模擬等研究。已發(fā)表SCI收錄論文220余篇，主要包括Inter Mater Rev、Acta Mater、Corros Sci、J Alloy Compd、Appl Surf Sci、Surf Coat Technol等。獲2008年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排4），2017年陜西省科技獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排1）。目前擔(dān)任國(guó)際焊接學(xué)會(huì)壓力焊專(zhuān)委會(huì)摩擦焊分會(huì)共同主持，SCI期刊J Mater Sci Technol與Sci Technol Weld Join編委。