1. 成果的技术先进性

   常用的异质材料结合方法包括焊接、粉末冶金、固相烧结等加工工艺。这些传统制造技术在成形异质材料构件时存在局限性，很难制备具有复杂三维形状的结构以满足不同的应用需求。在异质材料零件的制备上，增材制造具有很大的优势，可以通过实时改变不同材料的运输或铺设比例，实现在具有复杂形状零件的不同部位获得所需要的性能及组织结构。图1展示了基于超声振动送粉的异质材料增材制造工艺图。然而，异质材料增材制造界面处普遍存在气孔、裂纹、熔合差等诸多缺陷，成为制约其发展的技术瓶颈，阻碍了工业化应用。因此，需要减少异质材料增材制造界面缺陷的形成以实现构件的可控制备和性能调控。

图1. 异质材料增材制造工艺及成形示意图

   本技术通过构筑异质界面结构，可实现定向调控异质界面熔池内的温度及溶质分布，从而减少了因熔沸点、密度、粘度等材料属性差异引起的流动性差别；通过构建多物理场耦合的数值模型，可以揭示异质材料熔池在激光多重反射下的发展规律，探明匙孔熔池在异质界面处的演化过程，明确异质材料界面成形机理；同时，通过深度挖掘金属间化合物在界面处的成长及分布规律，精确掌控了微观组织演化及抑制缺陷产生，解决了技术瓶颈背后的核心科学问题。

2. 技术的成熟度

   本技术已应用于钨/钢异质材料构件的连接。钨/钢异质材料构件因为具备优异的抗离子体辐射等特性，成为未来核聚变反应堆中偏滤器的首选复合结构，同时钨/钢异质构件目前件也被应用于穿甲弹、火箭推进器喷嘴、侵彻类武器、压铸模具、航空航天等诸多领域。本技术通过构筑异质界面结构，对钨/钢异质构件成形过程中会出现的不均匀热/质分布、热应力引起的变形、分层和裂纹及脆性金属间化合物（如Fe-W）进行了优化，消除了成形缺陷，提高了异质结构的成形性能。图2展示了钨/钢异质构件的成形样品。

图2. 异质材料增材制造工艺及成形示意图

   除此之外，本技术已实现铜/钢、钛/钢、钨/铜、钢/陶瓷等异种材料构件的加工，并实现了复杂结构的一体成形。图3展示了（a）铜/钢组成的金鱼吊坠及（b）钢/陶瓷组成的双螺旋结构。

图3 异质材料增材制造 (a) 铜/钢金鱼吊坠, (b) 钢/陶瓷双螺旋结构

3. 技术的知识产权情况

   本技术依托江苏大学已获批国家自然科学基金1项，江苏省自然科学基金1项，发表SCI论文五篇。

4. 预期效益及希望合作的企业类型

   本技术预期可以实现复杂结构下异种材料的连接成形，包括金属-金属、非金属-非金属及金属-非金属材料组合的直接成形。希望合作的企业需求包括要求在单个构件的不同部位实现具备不同的物理化学特性，比如局部耐高温、高导热、耐化学腐蚀、高耐磨等，同时又需要构件具备复杂形状。企业类型包括医疗、压铸模具、航空航天、汽车及零部件、农机和工程机械及新材料领域等。