本书系统介绍了冷喷涂技术原理、工艺、设备及工业应用，基于应用现状提出了冷喷涂固态增材制造技术的概念，可为冷喷涂技术在国内关键构件上的应用提供理论指导。全书共 10章：第 1章介绍冷喷涂原理、特点、历史及研究与应用现状；第 2章系统介绍冷喷涂粒子结合机理；第 3章和第 4章分别介绍冷喷涂粒子加速加热行为与碰撞变形行为；第 5章和第 6章分别介绍冷喷涂层组织演变特征与性能；第 7章介绍改善冷喷涂层组织与性能的方法；第 8章介绍冷喷涂装备系统；第 9章系统介绍冷喷涂材料的工业应用；第 10章为冷喷涂技术的展望与新机遇。

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目录
第1章 绪论 1
1.1物体高速碰撞行为 1
1.2冷喷涂技术的基本原理、概念及内涵 2
1.3冷喷涂技术的特点 5
1.4冷喷涂技术发展历史 8
1.5冷喷涂技术研究与应用现状 10
参考文献 16
第2章 冷喷涂粒子结合机理 18
2.1冷喷涂粒子结合的一般认识 18
2.2冷喷涂粒子临界速度及其影响因素 22
2.2.1冷喷涂粒子临界速度的概念 22
2.2.2冷喷涂粒子临界速度测量 25
2.2.3冷喷涂粒子临界速度的影响因素 29
2.3冷喷涂粒子界面结合的宏观行为 36
2.3.1机械咬合与冶金结合共存机制 36
2.3.2冲击夯实效应 39
2.3.3金属-陶瓷复合涂层中硬质相的钉扎作用 42
2.4冷喷涂粒子结合形成过程中的微观演变 43
2.4.1界面再结晶结合机理 44
2.4.2氧化膜破碎结合机理 46
2.4.3界面局部熔化结合机理 49
2.4.4冷喷涂金属-陶瓷共沉积界面行为 55
参考文献 57
第3章 冷喷涂过程中气流特性与粒子加速加热行为 60
3.1冷喷涂粒子加速加热行为的研究方法 60
3.1.1理论计算 60
3.1.2数值模拟 63
3.1.3实验测量 66
3.2冷喷涂载气流动行为 68
3.2.1冷喷涂载气流动的基本特征 68
3.2.2气体参数对气流特征的影响 72
3.2.3喷嘴参数对气流特征的影响 77
3.2.4基体位置对气流特征的影响 83
3.2.5送粉速率对气流特征的影响 85
3.3冷喷涂粒子加速加热行为 86
3.3.1冷喷涂粒子加速加热概述 86
3.3.2气体参数对粒子加速加热的影响 88
3.3.3粉末参数对粒子加速加热的影响 89
3.3.4喷嘴参数对粒子加速加热的影响 91
3.3.5基体位置对粒子加速加热的影响 94
3.3.6粒子加速主要影响因素的综合分析 96
3.4冷喷涂喷嘴优化设计 97
3.4.1冷喷涂喷嘴尺寸优化设计 97
3.4.2典型喷涂材料用冷喷涂喷嘴优化设计 98
参考文献 100
第4章 冷喷涂粒子碰撞变形行为 102
4.1高应变速率条件下金属材料的变形行为及本构关系 102
4.2冷喷涂粒子碰撞变形行为的研究方法 106
4.2.1实验观察 106
4.2.2理论分析 107
4.2.3数值模拟 108
4.3基于拉格朗日法研究粒子碰撞变形行为 113
4.3.1粒子速度与温度对粒子碰撞变形行为的影响 113
4.3.2粒子速度与温度对碰撞粒子界面温升的影响 116
4.3.3网格尺寸对粒子碰撞变形行为计算结果的影响 117
4.3.4粒子尺寸对粒子碰撞变形行为的影响 119
4.4基于欧拉法数值计算研究粒子碰撞变形行为 120
4.4.1 采用 LS-DYNA不考虑热传导的粒子碰撞变形行为 120
4.4.2 采用 ABAQUS不考虑热传导的粒子碰撞变形行为 122
4.4.3 采用 ABAQUS并考虑热传导的粒子碰撞变形行为 126
4.5碰撞角度影响 128
4.5.1喷涂角度对粒子碰撞变形行为影响的实验结果 128
4.5.2喷涂角度对粒子碰撞变形行为影响的数值模拟 130
4.6粒子与基体材料种类对粒子碰撞变形行为的影响 132
4.7冷喷涂粒子临界速度的数值预测 135
4.7.1拉格朗日法 135
4.7.2欧拉法 136
4.7.3特征速度法 137
参考文献 138
第5章 沉积过程中冷喷涂层组织演变特征 140
5.1多粒子碰撞形成涂层的宏观规律 140
5.2涂层组织的各向异性 144
5.3粒子冲击夯实致密化沉积特征 148
5.4原位喷丸致密化沉积工艺与特征 151
5.5喷涂角度对宏微观组织演变的影响 154
5.6粒子界面微结构演变 156
5.6.1涂层材料的加工硬化与位错增殖 156
5.6.2残余应力 158
5.6.3界面区域动态再结晶与纳米晶形成 163
5.6.4界面局部熔化 167
5.6.5原始粉末表面氧化膜的破碎/夹杂 167
5.6.6界面微孔与未结合区及微裂纹 172
5.7复合涂层组织演变规律 176
5.7.1球磨法制备复合粉末及涂层组织 177
5.7.2雾化造粒法制备复合粉末及涂层组织 183
5.7.3包覆法制备复合粉末及涂层组织 186
5.7.4烧结法制备硬质合金粉末及涂层组织 188
参考文献 193
第6章 冷喷涂层的性能 196
6.1冷喷涂层性能分类 196
6.2冷喷涂 Cu涂层的性能 203
6.2.1冷喷涂 Cu涂层显微硬度 203
6.2.2冷喷涂 Cu涂层结合性能 204
6.2.3冷喷涂 Cu涂层导电导热性能 213
6.2.4冷喷涂 Cu涂层各向异性 213
6.2.5冷喷涂 Cu涂层其他性能 216
6.3冷喷涂 Zn涂层性能 223
6.3.1冷喷涂 Zn涂层硬度 224
6.3.2冷喷涂 Zn涂层结合性能 225
6.3.3冷喷涂 Zn涂层耐腐蚀性能 227
6.4冷喷涂 Al或 Al合金涂层性能 228
6.4.1冷喷涂 Al或 Al合金涂层硬度 228
6.4.2冷喷涂 Al或 Al合金涂层结合性能 231
6.4.3冷喷涂 Al基复合材料涂层耐磨损性能 234
6.4.4冷喷涂 Al或 Al合金涂层耐腐蚀性能 239
6.5冷喷涂 Mg或 Mg合金涂层性能 253
6.5.1冷喷涂 Mg涂层性能 253
6.5.2冷喷涂 Mg合金及其复合涂层性能 255
6.6冷喷涂 Cu合金涂层性能 258
6.6.1冷喷涂黄铜涂层性能 259
6.6.2冷喷涂青铜涂层性能 262
6.6.3冷喷涂白铜涂层性能 267
6.7冷喷涂不锈钢涂层性能 268
6.8冷喷涂 Ti及 Ti合金涂层性能 270
6.9冷喷涂高温合金涂层性能 273
6.10冷喷涂新型金属材料涂层 277
6.10.1冷喷涂高熵合金 277
6.10.2冷喷涂金属玻璃 279
6.10.3冷喷涂纳米晶金属 281
6.10.4冷喷涂生物涂层 282
6.10.5冷喷涂新型耐高温腐蚀/氧化合金 284
6.10.6冷喷涂功能梯度复合材料 288
参考文献 289
第7章 冷喷涂层组织与性能改善方法 295
7.1冷喷涂层组织与性能改善方法分类 295
7.2冷喷涂粉末设计 296
7.3冷喷涂过程中工艺调整对涂层组织性能的影响 305
7.3.1冷喷涂工艺参数调整 305
7.3.2原位喷丸技术 306
7.3.3原位致密化工艺 309
7.3.4激光辅助冷喷涂工艺 310
7.4后处理对涂层组织性能的影响 311
7.4.1喷涂后热处理 311
7.4.2直接大电流快速热处理 317
7.4.3搅拌摩擦加工处理 327
7.4.4热等静压后处理 341
7.4.5热轧后处理 342
7.4.6表面激光处理 344
7.4.7喷丸后处理 346参考文献 346
第8章 冷喷涂装备系统 351
8.1冷喷涂装备基本组成及分类 351
8.2高压冷喷涂装备 354
8.3低压冷喷涂装备 362
8.4内孔冷喷涂装备 368
8.5真空冷喷涂装备 369
8.6其他类型的冷喷涂系统与设计理念 374
参考文献 385
第9章 冷喷涂材料的工业应用 390
9.1涂层应用 390
9.1.1保护涂层 390
9.1.2功能涂层 391
9.2冷喷涂增材制造 397
9.2.1轴对称结构零件 398
9.2.2薄壁结构零件 401
9.2.3复杂结构零件 402
9.3冷喷涂修复 403
9.3.1冷喷涂修复零件过程 403
9.3.2腐蚀和侵蚀性损伤修复 404
9.3.3机械损伤修复 407
9.3.4受损金属板材的修复 408
9.3.5铸造件制造缺陷的修复 409
9.4冷喷涂材料的机械加工 411
9.4.1冷喷涂材料的机械加工特性 411
9.4.2加工过程中的刀具磨损 412
9.4.3冷喷涂材料在机械加工后的组织变化 413
参考文献 414
第10章 展望与新机遇 418