激光辅助冷喷涂是一种新型的表面处理技术,它将冷喷涂技术与沉积区域的激光加热连接在一起,既保留了冷喷涂的优点:固态沉积、高的再制造率以及可以在一系列的基材上进行沉积,而且还能够实现难沉积材料涂层的制备,扩大了材料和基体的使用范围,并且减少了载气的消耗,降低了工艺的生产成本,比冷喷涂更具有广泛的应用前景。激光辅助冷喷涂的关键是控制冷喷涂的参数和激光作用参数,实现在基体表面形成涂层。由于整个喷涂过程中的气体为超音速流动,颗粒与基体之间高速碰撞,流速测量困难,这使得用实验来研究激光辅助冷喷涂过程受到了许多限制。而通过对超音速气固两相流以及颗粒的沉积过程的数值模拟分析,则可以清楚的了解喷射流场中压强、温度、速度的变化情况,优化喷涂距离及激光功率等参数,从而为试验设计提供参考,降低试验所需的时间和费用。本文设计了激光辅助冷喷涂用的Laval喷管并利用仿真软件Fluent与Ls-dyna研究了压强、温度、颗粒种类和粒径、喷涂距离、激光功率对喷涂效果的影响。结果表明:(1)随着气体压强和温度的增大,气流速度也随之增大。喷管出口处形成交替的膨胀压缩波,存在基板时,还会形成板前激波。(2)颗粒撞击速度随着喷涂距离的增大而增大,但是喷涂距离过大时,会造成颗粒流分散。(3)激光功率对涂层沉积影响较大,功率越大,颗粒沉积效果越好,但过高的功率会导致涂层孔隙增加。最后在模拟数据的基础上进行了冷喷涂与激光辅助冷喷涂Cu粉实验,测试了所获涂层的沉积率、显微硬度,观测了显微结构。实验结果表明:在设定的工艺参数中,当喷涂距离为30mm、激光功率为800W时,涂层的沉积率、显微硬度和结合强度最优,实验值与模拟预测值吻合较好。