《表4 冷喷涂Cu沉积层热处理温度与应变的关系[2]》

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《热处理在冷喷涂增材制造中的应用》

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其中M，γ，R，和Tg分别表示马赫数，气体比热比，比气体常数和气体温度。氮气和氮气的气体比热比分别为1.4和1.66，比气体常数分别为296.8和2078.2J/（kg·K）[52，53]。将其带入公式（3）中可得出在使用相同设备和喷涂参数条件下，氦气作为推进气体的出口速度约为氮气的2.8倍[52，53]。气体速度的增加也会使原料粉末的速度增加，从而动量增大，碰撞时塑性变形程度增大，形成致密沉积层；相反，则沉积层致密性差。致密和非致密沉积层在热处理过程中微观结构变化也各不相同（如图10所示）。具有较大孔洞的非致密沉积层，热处理过程中孔洞收缩减小，但难以全部愈合。而致密沉积层依靠热处理过程中的原子扩散、再结晶和晶粒生长过程可以愈合颗粒/颗粒界面，形成新晶粒与晶界。另外，从图8（b）可见，冷喷涂Cu沉积层经不同程度热处理后应变非单调变化（如表4所示）。经500℃热处理后Cu沉积层应变已经达到40%，孔隙率降低到0.04%，晶粒细小而均匀，而700℃热处理后其应变反而降低。Cu的再结晶温度约为433℃，故500℃/4h热处理后沉积层已经完全再结晶并发生晶粒长大现象。700℃热处理时温度过高，会导致晶粒异常长大，降低其力学性能。Seo[51]等给出热处理温度影响晶粒生长的示意图（如图11）。热处理温度适宜，晶粒生长均匀（图11（b））；当温度过高时发生部分晶粒异常长大、微孔粗化为孔洞并且杂质元素在晶界处偏聚（图11（c）），这些变化会降低沉积层力学性能。