冷喷涂过程中形成的残余应力，可能会对涂层材料的性能产生不利影响，其沉积的两种著名的镍基高温合金（Inconel625和Inconel718）中形成的残余应力，为此，使用X射线衍射法精确测量残余应力。
Inconel625样品的平均残余应力略高，800°C的热处理有助于减少孔隙率，从而在两种涂层的表面下区域施加拉应力，具有相反符号的应力可以相互抵消，并导致热处理后残余应力的减少，Inconel718涂层的残余应力恢复较高。
而对喷涂和热处理后的涂层样品进行显微压痕测试，以测量其硬度并研究样品中裂纹的形成，喷涂态Inconel625的硬度高于Inconel718，但热处理后Inconel625的硬度下降幅度更大，虽然在两个喷涂样品上的凹痕周围都形成了裂纹，但在热处理样品中没有发现裂纹。
值得一提的是，由于其高强度和良好的机械性能，镍基高温合金已广泛应用于许多工业应用，如航空航天、汽车、发电、核电站等，在各种镍基高温合金中，Inconel718和Inconel625获得了最多的关注。
这两种合金的设计使得在高达700°C的高温下，它们仍然表现出优异的耐腐蚀性、耐磨性、抗疲劳性，并具有良好的强度和可焊性，Inconel625的钼含量高于Inconel718，在恶劣的使用条件下具有出色的耐腐蚀性，Inconel625是海水应用的合理候选材料，因为海水应用具有较高的点蚀和缝隙腐蚀风险。
另外冷喷涂（CS），也称为冷气体动态喷涂（CGDS），已获得各行业的广泛认可，在CS中，作为原料的固体粉末，通过德拉瓦尔喷嘴以高达1200ms-1的极高速度加速，尽管冷喷涂是在低于颗粒熔点的温度下进行的，但沉积涂层的质量，可能会受到加速颗粒的瞬时温度的影响。
然而，飞行粒子的粒径和速度是影响涂层沉积速率及其质量的最关键特征，加速的粒子在撞击时发生强烈的塑性变形后，以固态“冷”的方式撞击表面的基底，由于CS中的固态沉积过程，与其他传统热喷涂技术相比。
它具有独特的特性，例如低孔隙率，CS比传统热喷涂技术具有优势，减少不必要的氧化和相变，由于在喷涂和溅镀形成期间不太陡峭的热梯度，冷喷涂中沉积过程期间形成的残余应力，低于其他热喷涂技术中的残余应力。
冷喷涂过程中的残余应力是由固体颗粒的高速度引起的喷丸和塑性变形引起的，然而，在某些CS工艺中，由于沉积颗粒和基板的热系数不同，可能会发生热失配，从而导致形成额外的残余应力。
不仅如此，材料中的残余应力会在每个制造零件和每个制造过程（例如机加工、铸造、成型等）中产生，一般来说，机加工中的残余应力分布在表面处是拉伸的，然后在次表面处是压缩的。
陈等人研究了拉削Inconel718残余应力的热效应，发现其遵循顶面拉伸应力分布，并在次表面逐渐变为压缩应力分布，在550°C热暴露30小时后，残余拉应力几乎降至零，3000小时后残余应力变为压应力。
吴和江研究了热松弛对双喷丸，Inconel625残余应力和微观结构变化的影响，发现松弛率取决于退火时间和温度，经过双喷丸处理后，在样品的顶表面观察到较高的压缩残余应力，并在不同的等温温度后松弛。
高残余压缩应力(-837MPa)，在前15分钟后分别松弛至-487MPa、-332MPa和-178MPa，并且在500、600和700°C的高温下保持稳定，而厚厚的高速氧燃料(HVOF)沉积的Inconel718涂层的残余应力，通过不同的方法找到了沿涂层厚度，连续拉伸和压缩的残余应力以及涂层与基体界面处的压缩应力。
激光金属粉末床熔合制造的Inconel718中的压缩残余应力，并在应力消除热处理后得到消除，去应力热处理后，显微组织均匀化，硬度增加，金等人发现低温范围热处理对冷喷涂Inconel718的残余应力有显着影响。
低温热处理（100-400°C）导致残余应力松弛，而升高温度则产生相反的结果，低温时残余应力得到缓解，高温400℃时残余应力转变为压应力，冷喷涂Inconel718的粘附强度随着涂层厚度的增加而降低，导致涂层失效。
在每次连续沉积涂层时测量的残余应力显示出涂层堆积方向上的下降趋势，然而，在涂层厚度达到约500μm以上之后，涂层从基材上分层并剥落。
而由于冲击过程中熔融颗粒的动量以及板片凝固过程中的传热，大多数热喷涂涂层都会产生残余应力，热喷涂涂层中产生残余应力的另一个原因，由于固化过程中的飞溅卷曲以及涂层和基材之间的热膨胀系数差异。
尽管该过程被称为“冷”喷涂，但撞击时颗粒的高动量会大大提高涂层的温度，从而导致基材和沉积之间产生热梯度，基材和涂层之间的温度差明显，低于涉及颗粒熔化的热喷涂过程中形成的温度差。
然而，该过程仍然会在涂层材料中产生一些热应力，通过不同增材技术沉积的Inconel718和Inconel625的残余应力形成，例如选择性激光熔化(SLM)、HVOF和激光快速成型，先前针对一些有限的材料研究了CS沉积技术引起的残余应力，以及在一定温度范围内进行的热处理对残余应力的影响。
通过X射线衍射评估了Inconel625和Inconel718中CS工艺引起的残余应力，还研究了热处理对这两类涂层残余应力的影响，这项工作使用扫描电子显微镜（SEM）和数字显微镜关注热处理前后的孔隙形成和裂纹扩展，这项研究的结果将有助于更好地了解碳纳米管沉积高温合金在使用条件下的性能。
关于冷喷涂工艺，CS使用粒度为45-90μm的商业级粉末PG-AMP-1060，PlasmaGiken的PCS1000高压冷喷涂系统，用于涂层粉末的沉积，使用氮气作为1000°C高速压缩气流的主要气体，所用气体压力为7MPa。
两个铬镍铁合金样品，通过冷喷涂在铝基材上沉积了大约3毫米的涂层，使用放电加工将所有涂层样品与基材分离，以确保在切割过程中不会向样品添加额外的应力，对独立式涂层样品进行微观结构表征和残余应力测量。
残余应力测量，X射线衍射方法，基于测量一个或多个方向上的晶格，间距相对于各个衍射峰的角度偏移的变化，使用配备HPC型探测器的XStress3000G2R-F，X射线衍射仪进行残余应力测量，测量所用X射线衍射仪的参数及技术特点，使用的辐射是Mn-Kα，给出的2θ位置为153.5°。
最终的还是微观结构表征，将喷涂和热处理后的样品切割并用环氧树脂安装，根据ASTME407-07对样品进行研磨、抛光和蚀刻，为了研究微观结构特征，使用数码显微镜VHX-7000检查蚀刻表面的横截面。
为了进行高倍显微结构表征，使用JEOLJSM-6490LV扫描电子显微镜，并使用图像分析方法测量样品的孔隙率水平，根据ASTME2109-00，通过在每个样品的不同位置拍摄的七张显微照片进行图像分析，以确定涂层的表观孔隙率含量。
另外微压痕测试，100gf的负载，持续，进行微压痕测试有两个主要原因，首先，测量所有样品的硬度，其次，研究由于压痕而在每个样品上形成的裂纹，并研究热处理对裂纹消除或扩展的影响。
热处理程序，对喷涂后的CS沉积涂层进行沉积后热处理，通过增加跨板边界的扩散并消除内部细孔隙来增强各个薄片之间的粘合力，预计成功的热处理操作还可以减少冷喷涂过程中，固体颗粒高速冲击产生的残余应力，两个喷涂后的样品均置于800°C的管式炉中一小时，然后空气冷却，这是推荐用于镍基高温合金的最佳应力消除温度。
而微观结构观察显示了喷涂后的Inconel625的显微照片，该显微照片显示了相对致密的沉积物，孔隙率为1.67±0.45面积，具有暗对比度的孔隙和裂纹呈圆形或细长形状，如该图中所示的所有显微照片中所标记的那样，喷涂后的Inconel718的横截面显微照片，Inconel718的孔隙率水平为4.39±0.55面积，Inconel625，且空隙和裂纹多呈圆形。
不仅如此，残余应力的评估，CS沉积的Inconel625和Inconel718在45°纵向（即喷涂方向（0°））和横向（即垂直于喷涂方向（90°）方向上的晶面上的残余应力分布，以及分别为热处理状态。
重要的是喷涂的Inconel625涂层中的残余应力，在涂层自由表面上本质上是高拉伸应力，横向应力值最高达到974米磷A，沿深度逐渐转变为残余压应力，Inconel718表面的残余压应力沿涂层样品的深度逐渐增加，沿纵向方向的残余压应力最高。
而在800℃热处理1小时后，Inconel625中的残余应力逐渐释放并转变成压缩性质，如表4所示，纵向上，残余压应力最低，达到36米磷A，热处理后孔隙含量的减少可能有助于减少CS沉积的Inconel625中的残余应力。
热处理过程中孔隙率的减少可能会在显微组织内产生拉应力，该应力与现有的残余应力方向相反，主要是本质上是压缩的，这两种符号相反的应力可以相互抵消，并导致Inconel625热处理后残余应力减少。
同样，热处理会由于CS沉积的Inconel718样品中的孔隙消除而产生拉伸应力，冷喷涂过程中先前建立的残余应力，可以与热处理过程中产生的材料一起累积，因为它们本质上都是压缩的，因此，热处理导致Inconel718表面残余应力增加。
值得一提的是，孔隙的消除导致材料中形成拉应力，由于Inconel718含有更多的孔隙，因此在热处理过程中形成更多的拉应力，镍基高温合金残余应力的降低此前已有文献报道；然而，将热处理提高到1100°C却显示出相反的效果。
导致残余应力增加，不同热处理温度下残余应力的测量不在本研究范围内，同样重要的是要考虑孔隙消除量，及其对不同方向压缩残余应力降低的影响，虽然这不属于本研究的范围，但对于两个CS沉积样品，在横向（垂直于喷涂方向）上可以清楚地看到较高的压缩残余应力降低率。
并且对两个样品在地下区域的孔隙率水平、残余应力和热处理效果进行比较，喷涂后的Inconel625样品的孔隙率，几乎比喷涂后的Inconel718样品的孔隙率低三倍，热处理后，Inconel625和Inconel718的孔隙率分别大约降低了42%和48%。
Inconel718中的孔消除率较高，导致该样品中产生较高的拉伸应力，从而导致冷喷涂过程中形成的压缩残余应力更多地消失。
对所有涂层样品进行维氏显微硬度测试，以获得更好的机械性能指示，表5列出了两种材料在应力松弛热处理之前和之后测量的硬度值，与Inconel718相比，喷涂后的Inconel625表现出更高的硬度，并且预计两种材料在热处理后硬度都会降低。
其实通过X射线衍射法评估了冷喷涂Inconel625和Inconel718的残余应力分布，还分析了热处理对两个样品残余应力的影响，对两种材料进行800℃、1小时的应力消除热处理，喷涂后的Inconel625的残余应力在整个厚度上并不均匀。
