Compared to traditional thermal spray, cold spray as a new emerging surface treatment eliminates or substantially reduces phase transformation of deposited material and reduces coating porosity. Therefore, the appearance of this new type of surface treatment and additive manufacturing process has attracted considerable attention from researchers. In this research, three-dimensional modeling of Al6061-T6 particle impact and cohesion process was simulated by utilizing commercial finite element analysis (FEA) software ABAQUS/Explicit. To guarantee that a stable bonding phenomenon can be realized in the scope of physical validity, a built-in cohesive contact behavior model was implemented in the simulation to understand the bonding phenomenon. A non-planar surface was introduced to replace the usual planar impacted surface to mimic micron-scale curvature of the sprayed target in the real condition. Simulation models of spraying particles impact on positions with spray angle corresponding to 90°, 80°, 70° were created to investigate the effect generated by the curvature for the residual stress after bonding. Curvature function was exploited to describe the non-planar surface wavy condition derived from optimized impacting angle for achieving bonding phenomenon. This numerical simulation work can provide further insights for the residual stress evolution status in the condition of realized cohesion between impactor and non-planar surface after a kinetic peening process. Beneficial suggestions toward cold spray technology utilization in additive manufacturing areas are concluded from the results of the numerical simulation.

Cieľom predkladanej diplomovej práce je skúmať a analyzovať možnosti prispôsobovania koeficientu tepelnej rozťažnosti nástrekov z kompozitných materiálov deponovaných na substráty pomocou technológie cold spray. Kompozitné materiály sú v tomto prípade reprezentované zmiešanými práškami, ktoré sú pripravené pridávaním fázy s negatívnou tepelnou rozťažnosťou do základného materiálu s kladným koeficientom tepelnej rozťažnosti. Takto pripravené nástreky môžu byť užitočné pri opravovaní a renovácii strojárenských súčiastok. V prvej časti je priblížená samotná technológia cold spray spolu s jej využitím pri opravách a renováciách v strojárenskom priemysle. Ďalej sa práca zaoberá tepelnou rozťažnosťou materiálov, kde je predstavený jav negatívnej tepelnej rozťažnosti. V experimentálnej časti práce je vyhodnotený potenciálny efekt negatívnej tepelnej rozťažnosti pri deponovaní nástrekov pomocou technológie cold spray.