鈦及鈦合金因其高的比強度、優(yōu)良的耐蝕性及生物相容性，廣泛應用于航空、航天、化工、醫學(xué)等領(lǐng)域。然而因鈦及鈦合金的活性高，易氧化，傳統的制備工藝（鑄造、電子束焊接和真空等離子噴涂等）須在真空或者惰性氣體的保護下，無(wú)疑增加了制造成本。近幾年，增材制造技術(shù)取得了巨大進(jìn)展，在傳統增材制造（激光增材、電子束增材和電弧增材）過(guò)程中，粉末或者絲材經(jīng)歷熔化-凝固過(guò)程，近凈成形零部件，為鈦及鈦合金的成形制造開(kāi)辟了一個(gè)新方向。然而高溫的工藝過(guò)程仍帶來(lái)冶金缺陷，比如微裂紋、殘余應力和變形等。

冷噴涂（Cold Spraying，CS），是一種基于微米級顆粒高速固態(tài)碰撞而結合的成形技術(shù)（結合機理與爆炸焊接類(lèi)似，也可稱(chēng)作微型固相焊接），自20世紀80年代中期發(fā)現以來(lái)，受到國內外學(xué)者的廣泛關(guān)注。其工作原理是將高壓氣體（He、N2、空氣或它們的混合氣體）導入特殊設計的拉瓦爾（Laval）噴嘴，利用高壓氣體在較低的溫度下（低于噴涂材料的熔點(diǎn)）加速微米尺度的顆粒，使其在固態(tài)下以較高的速度撞擊基體，通過(guò)顆粒/基體發(fā)生劇烈的塑性變形而沉積于基體表面形成涂層。迄今為止，冷噴涂技術(shù)能夠用來(lái)制備大部分金屬及其合金（Al、Cu、Ag、Mg、Sn、Zn、Ti、Ni、Fe、Ta、不銹鋼、Ti6Al4V、高溫合金、高熵合金等）；金屬-金屬復合材料（Al-Cu、Al-Ti、Al-Ni、W-Cu等）、金屬-陶瓷復合材料（Al-Al2O3、Al-SiC、Al-TiN、Ti-SiC等）；甚至非晶（NiTiZrSiSn、Al基、Fe基等）、納米結構金屬材料（nano-Al、Ni、Cu等）。近年來(lái)，冷噴涂從涂層制備擴展到成形制造與修復再制造領(lǐng)域，即冷噴涂固態(tài)增材制造技術(shù)。作為增材制造家族的新成員，冷噴涂在制造業(yè)中表現出了巨大的潛力，引起了全世界重要工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注。

作為代表性材料之一，鈦及鈦合金的高質(zhì)量冷噴涂成形面臨巨大挑戰，備受?chē)H同行關(guān)注。本文首先系統地探討了冷噴涂鈦及鈦合金沉積體的沉積特性及其工藝影響因素。顆粒是如何沉積的？沉積體的組織和性能如何？工藝參數-組織-性能相關(guān)性？其次，現有研究表明鈦及鈦合金的結合機理與銅、鋁等存在很大差別，因此理解鈦及鈦合金的結合機理變得尤其重要。最后，鈦及鈦合金沉積體的力學(xué)性能亟需提高，如何有效地提升其力學(xué)性能是另一個(gè)重要難題。目前，通過(guò)與其他加工技術(shù)復合來(lái)改善鈦及鈦合金沉積體的力學(xué)性能，稱(chēng)之為“冷噴涂復合技術(shù)”。

想深入了解冷噴涂技術(shù)，特別是冷噴涂鈦合金沉積體的組織和性能特性以及強塑化提高技術(shù)的科研達人，還在等什么呢？

該成果受到國家自然科學(xué)基金(51875471)的資助，以及凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室自主課題(2019-QZ-01)的大力支持。

西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室李文亞教授（第一作者和通訊作者）、曹聰聰在讀博士和愛(ài)爾蘭都柏林大學(xué)的殷碩助理教授，在材料科學(xué)頂級期刊《Progress in Materials Science》（影響因子IF2018 = 23.725，5年影響因子IF = 33.01）上發(fā)表題為“Solid-state cold spraying of Ti and its alloys: a literature review”的長(cháng)篇綜述，以作者多年的研究成果為主線(xiàn)，深入探討了冷噴涂鈦及鈦合金沉積體的影響因素和結合機制，并總結了冷噴涂與其他加工工藝的復合技術(shù)，旨在提升沉積體強塑性，隨后總結了沉積體的應用，最后對沉積體的結合機制完善、強塑性的提升、在增材制造和修復再制造領(lǐng)域的應用等提出了展望。綜述全文2萬(wàn)5千余字，分為7個(gè)大章節，共含9個(gè)重要表格和87張重要圖片，引用了160余篇參考文獻，內容涵蓋了冷噴涂發(fā)現至今30多年來(lái)幾乎所有關(guān)于冷噴涂鈦及鈦合金的研究成果。

論文已在線(xiàn)發(fā)表：

https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2019.100633/

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S007964251930115X