射流电沉积具有可用电流密度大、电流效率高、金属结晶细化和沉积层致密等优点，使沉积速率提高几十倍至上百倍，为快速制备纳米晶纯金属、合金、复合沉积层开辟了一条全新的途径，但高电流密度分布下晶粒结晶的不稳定性，使沉积表面容易产生积瘤、枝晶等缺陷，表面平整性极易恶化，并成为限制该项技术发展的瓶颈。形态控制是材料制备过程中的一项重要内容，本文提出一种利用特殊的工艺手段和引导流场的变化对射流电沉积的生长形态进行控制的新方法，以解决现有射流电沉积技术存在的问题，并探索射流电沉积在各个不同领域应用的新方向。首先通过将机械研磨引入到射流电沉积中，发展出一种新颖的研磨射流电沉积技术，这种技术可以改变电沉积的生长形态，有效抑制积瘤、枝晶等缺陷的产生，获得平整的纳米晶沉积层；其次，在此基础上，由单喷射单元过渡到空间阵列多喷射单元，首次提出一种多元阵列射流电沉积新技术，有望解决现有纳米多层膜制备方法工艺过程复杂、设备昂贵等问题；最后通过促使晶体在扩散限制动力学因素控制下生长，加速枝晶的进化或繁衍，利用流场的变化引导枝晶可控交织生长，探索一种实现电沉积形态可控生长的具体工艺机理和工艺方法。本文的主要研究工作如下：１、利用电化学测试技术进行射流电沉积金属镍的行为机理研究，主要包括：利用塔菲尔曲线研究射流电沉积的动力学过程；根据线性扫描曲线分析射流电沉积阴极极化的特点；利用电化学循环伏安技术区分射流电沉积阴极极化的类型等。试验结果显示，高速射流的施加能够显著降低浓差极化，提高扩散系数，减小扩散层厚度，大大提高阴极极限电流密度和电沉积的速率，同时能够产生更高的电化学极化，提高晶核形成几率，有利于获得更为细致、高质量的纳米晶沉积层。然而，射流电沉积高电流密度分布下晶粒结晶的不稳定性会导致沉积表面突起的加速进化或繁衍，特别是在射流电沉积较高的电解液交换速率下，表面突起一旦生成，就会以很高的速率快速生长，表面平整性急剧恶化，最终导致沉积过程无法继续。2、研制了研磨射流电沉积、多元射流电沉积和枝晶可控生长的设备系统，设计和实现了具有可行性的加工方式和工艺路线。该系统包括机床本体、电源控制系统、电解液温度控制系统、电解液射流和循环系统、步进电机控制系统以及研磨射流电沉积和多元射流电沉积的沉积单元等子系统组成。步进电机控制系统包括工控机、控制软件、伺服驱动等部分，这几部分的主要功能是控制喷嘴和阴极的运动轨迹。3、研究分析了研磨射流电沉积中电流密度、阴极转速、脉冲占空比和频率等对镍沉积层表面形貌、织构、晶粒大小等微观结构和显微硬度、耐腐蚀等性能的影响，并与普通射流电沉积所制备的镍沉积层相比较。扫描电子显微镜（SEM）、表面轮廓仪、X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）观察和性能测试发现，硬质粒子的连续研磨和撞击，对沉积层表面具有显著的除瘤和整平作用，使沉积过程中的宏观表面始终较为平整、光滑，并能够细化晶粒，影响晶体的生长形态，显著改变沉积层的微观结构和性能，其显微硬度和抗腐蚀性能显著提高；磁性能发生改变，矫顽力和剩磁比均增大。同时，脉冲电沉积的应用，使晶粒得到极大的细化，沉积层的组织结构和性能获得更进一步的提高。4、采用多元阵列射流电沉积的方法成功制备了纳米Cu/Ni多层膜，并对不同工艺条件下多层膜的组织结构、力学性能进行分析研究。利用SEM、XRD对其形貌和周期结构进行表征，研究探讨Cu/Ni纳米多层膜界面结构与机械性能、耐腐性之间的关系。试验结果表明，利用多元阵列射流电沉积可以方便地设计和制备两种或两种以上组分或结构交替变化的纳米多层膜，同时能够对其组分、调制波长和周期数等进行精确调控。5、利用射流电沉积实现了电沉积形态可控生长的机理和试验研究。将分形理论引入到射流电沉积中，对二维多孔枝晶组织的形态和生长过程进行了模拟和试验研究，同时对射流电沉积阴极区域的流场进行理论分析，探讨了枝晶形态可控生长的机理，研究了枝晶形态可控交织生长的工艺条件和工艺方法，通过调整工艺参数包括摆动次数、摆动步长等具体措施对枝晶生长形态的可控性进行了探索，成功制备了不同形态、多孔的金属组织。