都柏林三一学院 上部为冷喷涂铜涂层，底部有非常明显的漩涡状结构围绕着铝基板旋转
信用:EBSD 一个国际研究小组解决了一个令人困惑的现象，即从航天飞机到家用物品和日常交通工具等多种环境中，沉积在工程部件上的材料之间出现奇怪美丽的漩涡状结构
这一发现可能最终会提高形成这些结构的“冷喷涂”(CS)沉积工艺的效率——从财务角度或功能角度来看，这是一个不可忽视的考虑因素，因为CS产生的一些材料在外层空间被推到了极限
这一发现刊登在国际杂志《材料与设计》的封面上
冷喷涂(CS)和沉积效率(DE) CS能够在基底材料上形成涂层，通常是金属涂层
该技术非常有用，因为它不需要工程师达到材料的熔化温度来结合涂层和基底
典型直径约为人发大小的颗粒(或金属粉末)通过加速气体以超音速推进到基底表面上
塑性变形是这个过程的关键；每个微小颗粒在撞击时变形，并触发复杂的结合过程，该过程在形成第一沉积层后导致基底粘附和颗粒-颗粒粘附
然而，并不是所有的颗粒都粘附在一起
沉积效率衡量沉积与回弹的比率
例如，50%的去除率意味着只有50%的颗粒进入助焊剂粘附到涂层区域
鉴于这是一项昂贵的技术，过程中的低效率是一个主要障碍，因此提高效率(降低成本)是一个关键的研究重点
漩涡状结构 相当长一段时间以来，工程师们一直在涂层和基底之间的界面位置观察奇怪的旋涡状结构
它们比粒子小得多，这就提出了一个难题:它们是什么，它们是如何形成的？ 更重要的是，这些结构并不总是出现，当它们出现时，它们以一种相当随机的方式出现
三一学院都柏林工程学院助理教授罗科·卢波是这项工作的领导者，他与中国、美国、捷克共和国的亲密同事和专家以及三一学院的高级显微镜实验室合作解决了这个难题
他说:“我们发现，界面涡流仅在压缩感知过程运行不佳时形成，因此具有较低的DE值
在低沉积效率下，大部分喷射颗粒在撞击后会反弹
通过引起第一层涂层和基底的严重塑性变形，这导致“锤效应”，这导致涡流的形成
这种形成还取决于涂层-基底材料的组合，其中涂层材料必须具有足够高的密度，以产生足够的能量来使第一层涂层和基底产生大的塑性变形
此外，基底材料不能太硬，否则会引起塑性变形
“我们的发现可能有助于提高冷喷涂涂层和基材之间的附着力
为了从中受益，同时保持合理的工艺经济性，可以首先通过低DE沉积产生混合界面，然后使用优化的工艺参数生产涂层
" 三一学院工程系助理教授殷硕是这篇论文的第一作者，也是这项工作的首席科学家，他补充说:“这是一项伟大的多学科努力，揭示了一个困扰社区一段时间的现象
化学合成工艺不通过原料材料的熔化起作用，这是有利的，因为这意味着在最终产品上只需担心有限的非热影响区、微观结构变化或变形
“尽管取得了进展，但化学气相沉积仍处于开发阶段，因此我们的部分工作重点是提高沉积性能、涂层质量和基底涂层结合强度
我们希望这一发现为这方面的进一步改进打开了大门
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
