导读：本研究解释了固态增材制造（冷喷涂）变形过程中，变形条件和微观组织的内在联系，提供了通过变形条件预测微观组织的方法，同时揭示了冷喷涂等高速率、大塑性变形过程中的金属晶粒细化机制。有望强化冷喷涂作为固态3D打印的优势，即通过实时改变工艺参数，在固态“增材”的过程中实现动态的组织结构调控，进而制备出高力学性能的材料。
冷喷涂技术是将固态金属粉末在低于材料熔点温度下经过高压气体加速至超音速并连续喷射至基板，使粉末颗粒发生强烈塑性变形并堆积成块体的过程。冷喷涂兴起于上个世纪末，是一种基于高变形速率、大变形的制造工艺。冷喷涂具有高沉积速率、涂层厚度不受限制、残余热应力较低、材料不易氧化等优点，对于易氧化、热稳定性差、塑性较好的材料具有独特优势。比传统的激光增材制造方法（激光选区熔化SLM和激光沉积DED）制造速度快。目前冷喷涂已成为一种具有应用前景的固态增材制造（3D打印）技术。然而喷涂过程中，金属颗粒高速连续碰撞，使得颗粒表面及内部出现极高且不均匀的温度、塑性应变、应变速率和应变梯度分布，导致成型材料内部出现复杂多样且不可预测的微观组织。因此，深入理解金属颗粒在冷喷涂过程中组织结构的演变，进而调控后续工艺，成为提高冷喷涂材料力学性能的理论基础。
图1.冷喷涂过程示意图以及喷射装置
图2.冷喷涂与传统热喷涂的比较
图3.用冷喷涂工艺制备的涂层和块体材料（ASBIndustries)
为理解以及预测冷喷涂变形条件下材料的组织结构演变，加拿大多伦多大学材料系邹宇教授课题组（
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