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除单质金属涂层外，冷喷涂可以喷涂不同物理化学性质的混合粉末来制备复合涂层及材料，尤其适合陶瓷颗粒增强金属基复合涂层及材料的制备[14]。大量研究[2,14~18]表明，添加陶瓷颗粒可以显著改善冷喷涂沉积层的组织结构和性能。而混合粉末中金属和陶瓷颗粒的优化与设计显得尤为重要。本课题组[15,16]系统研究了Al2O3陶瓷颗粒形貌和含量对A380铝合金(AlSi8Cu3)沉积层组织结构和性能的影响规律。结果表明，在A380铝合金粉末中添加不规则Al2O3颗粒并未引起沉积层表面形貌的明显变化，其通过在沉积层与基体、颗粒与颗粒界面钉扎，残留在沉积层内部，显著提高了沉积层的硬度和耐磨性，同时也改善了沉积层与基体、颗粒与颗粒之间的界面结合。添加20% (质量分数，下同)不规则Al2O3颗粒制备的复合沉积层的磨损量仅为A380铝合金沉积层的1/6。而随着混合粉末中球形Al2O3颗粒含量的增高，沉积层的表面粗糙度急剧降低。球形Al2O3颗粒在沉积层中的保留率远远低于不规则Al2O3颗粒，如，含40%球形Al2O3颗粒的混合粉末制备的复合沉积层中Al2O3的含量只有5%。球形Al2O3颗粒撞击已沉积层后发生反弹，起到对沉积层逐层夯实的作用，从而显著降低沉积层内部的孔隙率，改善颗粒间的界面结合。添加20%球形Al2O3颗粒制备的A380铝合金复合沉积层的拉伸强度可高达390 MPa，而未添加Al2O3颗粒的A380铝合金沉积层的拉伸强度只有230 MPa[14]。基于以上结果，本课题组[17,18]通过添加一定比例和含量的不规则和球形Al2O3颗粒，分别利用2种Al2O3颗粒的钉扎和夯实作用，制备的复合沉积层的力学性能优于相应铸造材料，且耐磨性能大幅提高，实现了兼具良好力学和耐磨性能的结构功能一体化铝合金沉积层的制备。
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