冷喷涂（Cold Spray:CS）是一种基于超音速气-固两相流动与高速碰撞动力学的新型固态喷涂技术,已广泛用于保护涂层及功能涂层的制备,其在修复及增材制造等领域的应用也具有显著的优势。高速碰撞是冷喷涂粒子沉积的本质特点,单一方向的碰撞使得粒子变形很不均匀,进而会导致沉积体组织及性能的各向异性。由于冷喷涂沉积体内部各种组织结构缺陷的存在,导致其韧/塑性与腐蚀性能均较差。然而,目前无论是关于冷喷涂沉积体组织及性能非均匀性的基础研究还是性能调控的应用研究均很有限,且缺乏深入认识。这些将严重制约该技术的应用推广。因此,本文采用数值模拟与实验相结合的方法,对冷喷涂沉积体的组织及性能不均匀性进行系统研究,对沉积体力学性能各向异性、强塑性与耐蚀性的调控方法进行探究,并深入分析调控机制。本文的主要研究内容和结果如下:计算结果表明,冷喷涂单颗粒碰撞过程中（包括同质组合Cu/Cu及异质组合Cu/Al）,粒子变形是极不均匀的,主要集中在粒子/基体的结合界面处。由于绝热温升,界面温度可能会超过材料的再结晶温度,使得晶粒细化。粒子内部的残余应力既有压应力也有拉应力,且分布特征受到粒子/基体材料组合及粒子速度等因素的影响。对于单道次涂层沉积（包括同质组合Cu/Cu及异质组合Cu/Al）,涂层内部温度场、应变场及残余应力分布同样极不均匀。大应变及高温度主要集中在粒子间的界面附近。涂层内部既存在着压应力也存在着拉应力,两种应力呈现不均匀的分布状态,且分布特征受到粒子/基体材料组合及粒子速度等因素的影响。试验结果表明,冷喷涂Cu内部存在严重的组织及力学性能各向异性。横截面（v-face）与表面平行面（p-face）上的粒子塑性变形及晶粒分布特征明显不同。v-face上的硬度及弹性模量要高于p-face。冷喷涂Cu存在着严重的p-face面内拉伸各向异性,20o方向（拉伸样与喷枪移动方向所成角度）呈现最优拉伸性能,90o方向则为最差。传统喷涂模式中的平行喷涂道次是面内拉伸各向异性响应的内在机制。本文新发明的编织喷涂法可以有效改善冷喷涂沉积体的面内拉伸各向异性,包括拉伸强度及延伸率。喷后热处理可以显著降低v-face与p-face间的微观力学性能各向异性（包括硬度、弹性模量及屈服强度）,可以有效改善面内拉伸强度各向异性,但其对延伸率各向异性的作用有限。尽管热处理可以增强粒子间的结合,但粒子界面对总强度的负贡献依旧很大,以700oC热处理态为例,0°:-46MPa,15°:-65MPa,30°:-38MPa,45°:-50MPa,60°:-67MPa,90°:-69MPa。传统喷涂模式中的平行喷涂道次依旧是阻碍面内拉伸各向异性得到进一步削弱的主要因素。采用了热处理及搅拌摩擦加工（FSP）两种喷后处理手段来实现对冷喷涂AA2024/Al2O3复合材料强塑性的优化。研究结果表明,合理工艺参数的喷后热处理（包括退火及固溶+时效）可以有效改善冷喷涂AA2024/Al2O3复合材料的拉伸性能。总体来看,固溶+时效6h态具有最优拉伸性能,拉伸强度（UTS）提高约13.8%,延伸率提高约47.8%。最终拉伸性能是粒子间的结合质量、孔隙率及沉淀相三个矛盾因素综合作用的结果。喷后FSP处理是改善冷喷涂金属基复合材料强塑性的有效方法,并且拉伸性能随着搅拌转速的提高而增加。在本研究中,1500rpm FSP处理的沉积体具有最优拉伸性能,其中UTS提高约25.9%,延伸率提高约27.4%。强塑化机制分析表明,FSP处理主要是粒子间距降低改善的界面结合质量（150MPa）及Al2O3粒子细化增强的弥散强化（24MPa）。在中性3.5%NaCl溶液中进行循环极化曲线、电化学阻抗谱及腐蚀形貌等电化学实验研究,表明合适工艺参数的FSP处理可以有效改善冷喷涂AA2024/Al2O3复合材料的腐蚀性能。在本研究中,对于道次数来说,耐蚀性的好坏顺序为:2-pass FSP>1-pass FSP>CS≈4-pass FSP。低道次数的FSP处理可以有效改善沉积体的表面状况,使耐蚀性得到改善,且2-pass FSP态具有最优腐蚀性能。但当道次数进一步增加时（4-pass FSP）,沉积体的内部结构被严重破坏,导致耐蚀性反而降低。对于转速来说,耐蚀性的好坏顺序为:900rpm FSP>1200rpm FSP>CS>600rpm FSP。900rpm FSP态具有最优腐蚀性能,低转速的FSP处理对耐蚀性的作用效果很差,甚至低于喷涂态。