多颗粒沉积模型预测铜和铝冷喷涂层微观形貌

巫湘坤^1,2，周香林¹，崔华³，张济山¹

1. 北京科技大学新金属材料国家重点实验室2. 北京七星华创电子股份有限公司3. 北京科技大学材料科学与工程学院

摘 要：采用有限元软件ANSYS/LS--DYNA建立了15个颗粒与基板的冷喷涂沉积模型,通过多颗粒沉积模型预测工艺条件、不同颗粒/基板组合的沉积行为和微观形貌;制备了Al和Cu冷喷涂涂层,观察了涂层截面形貌和颗粒变形特征,并与模拟结果进行对比.结果表明,多颗粒沉积模型可预测喷涂条件对颗粒沉积过程及涂层微观特征的影响,以及不同颗粒/基板组合的界面微观形貌.当碰撞速度低时,颗粒变形不充分,颗粒交界处易形成孔洞;随着速度增加,颗粒流变填充孔洞,涂层致密.与颗粒相比,硬基板涂层/基板界面平滑,机械互锁作用小;软基板形成射流状金属挤入颗粒之间,增加结合作用.

关键词：喷涂;涂层;微观形貌;计算机模拟;有限元法;沉积;界面;