不同粉末形貌冷喷涂CP-Ti喷溅轮廓的模拟与实验验证
冷喷涂 (CS) 工艺因其较低的加工温度而成为一种发展势头迅猛的增材制造技术。计算建模可以结合 CS 实验来优化沉积参数，并预测涂层特性及其最终性能。常用的塑性模型是 Johnson-Cook (JC) 模型；然而，在冷喷涂典型的高应变率下，其精度有限。本研究旨在评估使用改进的 JC 模型进行预测的稳健性，特别是对于商用纯钛 (CP-Ti) 和 Al6061-T6 两种材料体系，以及两种尺寸和三种形态的原料粉末。使用 Titomic TKF1000 冷喷涂系统将球形和不规则形态的 CP-Ti 粉末喷涂到 CP-Ti 基材上。将横截面溅射轮廓和扁平率与光滑粒子流体动力学 (SPH) 模拟进行了比较。使用改进的JC模型模拟了颗粒的沉积过程，并将其实现为ABAQUS (2020) VUHARD用户子程序。结果表明，SPH模拟能够预测冲击深度、喷溅轮廓和扁平率。此外，模拟表明，在整个过程中，撞击颗粒的温度始终低于CP-Ti的熔点。最后，证明了不规则CP-Ti进料比球形进料具有更大的恢复趋势。
关键词：冷喷涂；模拟；改进的Johnson-Cook；进料形态； CP-Ti
最初发表于《应用力学》（第6卷，第2期，2025年1月13日）
作者：Wesley Kean Wah Tai、Martin Eberle、Samuel Pinches、Shareen S. L. Chan、Rohan Chakrabarty、Max Osborne、Daren Peng、Rhys Jones 和 Andrew S. M. Ang
