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International audience; Cold spraying (CS) is solid-state powder deposition process with several unique advantages in production of metal matrix composites, having attracted much attention from academia and industry in recent years, especially in the area of Al matrix composites, which have great potential applications in aerospace, automotive and manufacturing industries. This article aims to summarize the recent development of Al matrix composites fabricated by CS process from the aspects of composite powder preparation, deposition processing, microstructure evolution, mechanical and corrosion properties. Further, as cold spraying additive manufacturing (CSAM) of Al matrix composite is becoming other hot topic in recent years, this review will also report the research progress on post treatments of the AMCs for CSAM applications including heat treatment, hot rolling, and friction stir processing. Finally, the challenges and future perspectives on fabrication of AMCs by CS is also addressed.

This study aims at developing new routes for manufacturing Al matrix composites (AMCs) strengthened with nano reinforcements by solid-state cold spraying (CS) process. Three different AMCs including CNTs/Al, TiB2/AlSi10Mg and TiB2/7075Al were successfully fabricated by CS of the composite powders prepared using different approaches. The microstructure evolution of as-sprayed composite samples was investigated by means of different characterization methods like X-ray diffraction (XRD), scanning (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) and electron backscatter diffraction (SEM/EBSD). The adhesion strength, tribological behaviour, corrosion properties as well as the mechanical performance including microhardness and tensile properties of cold sprayed composites were evaluated. The particle plastic deformation behaviour and the formation mechanisms of composite deposits were investigated with the assist of single particle compression tests and FEA simulation. Moreover, coatings were post-treated by heat treatments and friction stir processing (FSP) and the influence of process conditions on the microstructure evolution and mechanical properties were investigated.Experimental results revealed that uniform distribution of CNTs into Al matrix was achieved by using shift speed ball milled (SSBM) composite powders. However, the tensile tests on as-sprayed SSBM CNTs/Al composite presents a brittle feature, with inter-splat interface and intergranular fracture. A slight improvement in both ultimate tensile strength (UTS) and elongation was obtained after annealing treatment as a result of enhanced interfacial bonding and defects healing effect. Fully dense and thick TiB2/AlSi10Mg and TiB2/7075Al composite components were obtained by CS of gas-atomized composite powders reinforced with in-situ TiB2 particles. The presence of poor inter-splat bonding and TiB2 clusters on the deformed splats surface results in a brittle fracture of the as-sprayed TiB2/AlSi10Mg composites. Significant improvement in ductility but reduction in tensile strength was obtained for the annealed TiB2/AlSi10Mg samples mainly due to the improved interfacial bonding between the deformed splats and grain growth after annealing treatment, respectively. A simultaneous enhancement in both strength and ductility has been achieved by FSP treatment. The strengthening mechanisms are related to the homogenous distribution of reinforcements, matrix grain refinement, and robust interfacial bonding. In the case of TiB2/7075Al composite, nanosized TiB2 particles are uniformly distributed in Al matrix. A higher particle impact velocity and temperature lead to a denser structure and greater particle deformation, enhancing metallic bonding between deformed splats and grain refinement. Consequently, higher microhardness and tensile strength were acquired. However, electrochemical tests revealed that a greater plastic deformation in the helium-processed samples results in inferior corrosion resistance compared to the air-processed samples due to the greater generation of defaults like strain stress and dislocations. The microhardness can be largely improved by heat treatment due to the formation of abundant precipitates in Al matrix. However, few improvements in tensile properties were found by applying post-heat treatments, and a brittle feature was still observed on the fracture surface of the heat-treated TiB2/7075Al tensile samples., Cette étude vise à développer de nouvelles voies pour la fabrication de composites à matrice d'aluminium (AMC) renforcés de nano-renforcements par un procédé de cold spray (CS) à l'état solide. Trois AMC différents, notamment les NTC/Al, TiB2/AlSi10Mg et TiB2/7075Al, ont été fabriqués avec succès par CS de poudres composites préparées selon différentes approches. L'évolution de la microstructure des échantillons composites après projection a été étudiée en termes de DRX, MEB,MET et EBSD. La force d'adhérence, les performances d'usure, les propriétés de corrosion ainsi que les performances mécaniques, y compris la microdureté et les propriétés de traction des composites, ont été évaluées. Le comportement de la déformation plastique des particules et les mécanismes de formation des dépôts composites ont été étudiés à l’aide d’essais de déposition à une seule particule et de simulation FEA. De plus, l’influence des traitements thermiques et du traitement par friction-malaxage (FSP) sur l’évolution de la microstructure et les propriétés mécaniques des AMC ont été étudiées.Les résultats expérimentaux ont révélé que la distribution uniforme des NTC dans la matrice d'Al était obtenue en utilisant des poudres composites broyées à la vitesse de balle (SSBM). Cependant, les essais de traction sur le composite de NTC/Al SSBM présentent une caractéristique fragile, la fracture se produisant le long de l'interface faible entre les éclaboussures et à travers l'intergranulaire. Une légère amélioration de la résistance ultime à la traction et de l'allongement a été obtenue après traitement de recuit en raison d'une liaison interfaciale améliorée et d'un effet de guérison des défauts. Des composants composites TiB2/AlSi10Mg et TiB2/7075Al totalement denses et épaisses ont été obtenus par CS de poudres composites renforcées par des particules de TiB2 in situ, qui se forme pendant l'atomisation du gaz. La présence de fabile liaisons entre les particules et la présence de grappes de TiB2 à la surface des splats déformés entraîne une rupture fragile des composites TiB2/AlSi10Mg. Une amélioration significative de la ductilité mais une réduction de la résistance à la traction ont été obtenues après le traitement thermique, principalement en raison de la amélioration de liaison interfaciale entre les splat déformés et la croissance des grains, respectivement. Le traitement FSP a permis d’améliorer simultanément la résistance et la ductilité des composites TiB2/AlSi10Mg. Les mécanismes de renforcement sont liés à la répartition homogène des renforcements, au raffinage du grain de la matrice et à la liaison interfaciale robuste. Dans le cas du composite TiB2/7075Al, les particules de TiB2 nanométriques sont uniformément réparties dans la matrice d'Al. Une vitesse d'impact et une température de particule plus élevées conduisent à une structure plus dense et à une déformation plus importante des particules, renforçant la liaison métallique entre les lamelles déformées et l'affinage du grain. En conséquence, une microdureté et une résistance à la traction supérieures ont été obtenues. Cependant, des tests électrochimiques ont révélé qu'une déformation plastique plus importante dans les échantillons fabriqués par He entraînait une résistance à la corrosion inférieure à celle des échantillons fabriqués par air en raison de la génération plus importante de défauts. La microdureté peut être largement améliorée par traitement thermique en raison de la formation de précipités abondants dans la matrice d'Al. Cependant, les traitements thermique n’ont pas guère beaucoup d’amélioration des propriétés de résistance à la traction, et une caractéristique fragile a encore été observée sur la surface de rupture des échantillons de traction TiB2/7075Al traités thermiquement.