本文为西北工业大学马玉娥教授团队撰写发表在《中国表面工程》2023年第36卷第1期的研究论文，题为“基于Eulerian法计算多颗粒冷喷涂Ti-6Al-4V涂层的孔隙率和残余应力”。

由于CS过程复杂，颗粒尺寸小、变形大、沉积迅速，现有的试验研究和数值方法都存在一定的局限性。Eulerian算法可以使颗粒与基体之间发生结合，且不存在网格畸变的问题，相对更合适于CS沉积过程计算。在以往的数值研究中，多考虑温度和颗粒速度的影响，研究的颗粒较少且按规律分布，并不能完全反应涂层真实的形成过程。在实际过程中，送粉速度和涂层厚度也会对涂层中的残余应力和孔隙率产生影响。因此，为更深入研究CS涂层的孔隙率和残余应力规律，西北工业大学马玉娥教授团队采用Eulerian法分别建立不同颗粒密度和数量的随机颗粒冲击模型来预测TC4涂层的孔隙率和残余应力分布，并探究了不同温度的影响作用机制。相关文章刊登在《中国表面工程》2023年第1期，题目为《基于Eulerian法计算多颗粒冷喷涂Ti-6Al-4V涂层的孔隙率和残余应力》。

引用格式

周愁庭,马玉娥,李文亚.基于Eulerian法计算多颗粒冷喷涂Ti-6Al-4V涂层的孔隙率和残余应力[J].中国表面工程,2023,36(1):57-66.

ZHOU Chouting, MA Yu’e, LI Wenya. Calculation of Porosity and Residual Stresses of Multi-particle Cold Sprayed Ti-6Al-4V Coating Based on Eulerian Method[J].China Surface Engineering,2023,36(1):57-66.

精彩看点

1. 论文的创新点

基于Eulerian法，将送粉速度和涂层厚度等同于颗粒密度和颗粒数量，建立不同的随机颗粒模型预测了冷喷涂Ti-6Al-4V涂层的孔隙率和残余应力分布。结果与之前的研究吻合良好。

2. 重要结论

计算结果揭示了颗粒间的原位夯实致密化效应，获得了孔隙率和残余应力分布规律。颗粒密度减小，孔隙率略有降低；颗粒数量增加，初始层孔隙率减小；颗粒温度在523～823K范围内，孔隙率随温度上升呈线性降低。同时，不同颗粒密度和数量的模型获得的残余应力分布规律相似。

模拟颗粒沉积动画

3. 前景与应用

计算考虑送粉速度和涂层厚度的影响，结果进一步揭示了涂层的孔隙和残余应力形成规律，为以后研究喷涂参数的影响提供了一定参考。

课题组简介

1. 论文主创 

马玉娥，西北工业大学航空学院教授，博士生导师。现兼任西北工业大学航空学院航空结构完整性研究所所长，中国航空疲劳与结构完整性专家委员；现复合材料学会高级会员,美国AIAA会员；力学学会高级会员。为国际期刊 I. J. Fatigue, MSEA, EFM, EFA, J. of Aircraft 等期刊审稿专家；为国内航空学报、固体力学学报、应用力学学报、航空动力学报等期刊审稿人。主持国家自然科学基金项目4项，国家级其他项目5项，与各航空研究所合作项目多项。全国徐芝纶力学奖、国防科学技术进步奖等。在国际国内权威期刊发表 SCI/EI学术论文100多篇。