材研动态 | 李文亚教授发表“冷喷涂+”复合增材制造技术综述论文

来源： 材料微生活

近日，西北工业大学材料学院陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室李文亚教授，在焊接领域三大SCI收录期刊之一、影响因子最高（IF:1.936）的Science and Technology of Welding and Joining上发表综述类论文,题目为“‘Cold spray +’ as a new hybrid additive manufacturing technology: a literature review”（DOI:10.1080/13621718.2019.1603851）

冷喷涂属于固态快速成形技术，可实现金属（或金属基复合材料）涂层（或块材）高质量制备，近几年也用于固态增材制造、直接连接有色金属等。但冷喷涂沉积体的固有特性——塑性差，在部分工业领域限制了其应用。因此，冷喷涂复合其他加工技术来提高冷喷涂沉积体的强塑性应运而生，冷喷涂技术与其他加工技术的交叉应用，开辟了一个新的方向，拓展了传统加工制造的内涵。

该综述以李文亚教授团队研究成果为主线，旨在讨论并解决冷喷涂沉积体界面弱冶金结合以及塑性差的科学问题。由于冷喷涂固有的沉积特性，即每个颗粒经过剧烈的塑性变形沉积形成涂层，颗粒界面的结合，机械结合占主导地位，存在少量冶金结合，导致冷喷涂沉积体塑性差。针对这一科学问题，李文亚教授提出了“冷喷涂 +”的概念，即冷喷涂复合后热处理、激光、喷丸、搅拌摩擦加工、热轧和热等静压等加工制造技术来增强沉积体界面冶金结合，改善沉积体的强塑性；同时，冷喷涂涂层作为强化涂层，已用来提高搅拌摩擦焊、钎焊、熔焊接头的强塑性，同时显著提升被涂覆基体的疲劳寿命。相关研究成果本课题组目前已经发表SCI论文20余篇。

图1. 冷喷涂能够制备的材料种类及气体温度

对沉积效率的影响（大部分材料均可调整到90%以上的沉积效率）

图2. 冷喷涂直接连接铜-铝

（接头强度可达80%铝母材）

图3. 搅拌摩擦焊接/加工（FSW/P）增强冷喷涂AA2024/Al2O3金属基复合材料沉积体强塑性

图4. 冷喷涂涂层改善搅拌摩擦焊接AA2024接头强塑性（喷丸效应SPE与热效应HFE协同作用，SPE主要贡献强度提升，HFE主要贡献塑性提升）

该综述的亮点主要有：
1  冷喷涂固态增材制造技术能够制备金属材料、复合材料及多层材料等沉积体，还能够直接连接有色金属，代替传统的熔化焊。
2  冷喷涂复合其他加工制造技术可以提高冷喷涂沉积体的强塑性。
3  冷喷涂复合其他技术加快了冷喷涂技术工业化的应用。

李文亚，博士，西北工业大学材料学院教授，陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室主任。1998至2005年在西安交通大学分别获得学士、硕士和博士学位。2005至2007年在法国贝尔福-蒙贝利亚技术大学博士后。2007至今就职于西北工业大学材料学院，2011年破格晋升教授。长期致力于摩擦焊接与冷喷涂设备开发、工艺优化、微观结构和力学性能表征以及过程数值模拟等研究。已发表SCI收录论文220余篇，主要包括Inter Mater Rev、Acta Mater、Corros Sci、J Alloy Compd、Appl Surf Sci、Surf Coat Technol等。获2008年国家自然科学奖二等奖1项（排4），2017年陕西省科技奖二等奖1项（排1）。目前担任国际焊接学会压力焊专委会摩擦焊分会共同主持，SCI期刊J Mater Sci Technol与Sci Technol Weld Join编委。