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1. 成果的技術先進性

   常用的異質材料結合方法包括焊接、粉末冶金、固相燒結等加工工藝。這些傳統(tǒng)制造技術在成形異質材料構件時存在局限性，很難制備具有復雜三維形狀的結構以滿足不同的應用需求。在異質材料零件的制備上，增材制造具有很大的優(yōu)勢，可以通過實時改變不同材料的運輸或鋪設比例，實現(xiàn)在具有復雜形狀零件的不同部位獲得所需要的性能及組織結構。圖1展示了基于超聲振動送粉的異質材料增材制造工藝圖。然而，異質材料增材制造界面處普遍存在氣孔、裂紋、熔合差等諸多缺陷，成為制約其發(fā)展的技術瓶頸，阻礙了工業(yè)化應用。因此，需要減少異質材料增材制造界面缺陷的形成以實現(xiàn)構件的可控制備和性能調控。

圖1. 異質材料增材制造工藝及成形示意圖

   本技術通過構筑異質界面結構，可實現(xiàn)定向調控異質界面熔池內的溫度及溶質分布，從而減少了因熔沸點、密度、粘度等材料屬性差異引起的流動性差別；通過構建多物理場耦合的數(shù)值模型，可以揭示異質材料熔池在激光多重反射下的發(fā)展規(guī)律，探明匙孔熔池在異質界面處的演化過程，明確異質材料界面成形機理；同時，通過深度挖掘金屬間化合物在界面處的成長及分布規(guī)律，精確掌控了微觀組織演化及抑制缺陷產生，解決了技術瓶頸背后的核心科學問題。

2. 技術的成熟度

   本技術已應用于鎢/鋼異質材料構件的連接。鎢/鋼異質材料構件因為具備優(yōu)異的抗離子體輻射等特性，成為未來核聚變反應堆中偏濾器的首選復合結構，同時鎢/鋼異質構件目前件也被應用于穿甲彈、火箭推進器噴嘴、侵徹類武器、壓鑄模具、航空航天等諸多領域。本技術通過構筑異質界面結構，對鎢/鋼異質構件成形過程中會出現(xiàn)的不均勻熱/質分布、熱應力引起的變形、分層和裂紋及脆性金屬間化合物（如Fe-W）進行了優(yōu)化，消除了成形缺陷，提高了異質結構的成形性能。圖2展示了鎢/鋼異質構件的成形樣品。

圖2. 異質材料增材制造工藝及成形示意圖

   除此之外，本技術已實現(xiàn)銅/鋼、鈦/鋼、鎢/銅、鋼/陶瓷等異種材料構件的加工，并實現(xiàn)了復雜結構的一體成形。圖3展示了（a）銅/鋼組成的金魚吊墜及（b）鋼/陶瓷組成的雙螺旋結構。

圖3 異質材料增材制造 (a) 銅/鋼金魚吊墜, (b) 鋼/陶瓷雙螺旋結構

3. 技術的知識產權情況

   本技術依托江蘇大學已獲批國家自然科學基金1項，江蘇省自然科學基金1項，發(fā)表SCI論文五篇。

4. 預期效益及希望合作的企業(yè)類型

   本技術預期可以實現(xiàn)復雜結構下異種材料的連接成形，包括金屬-金屬、非金屬-非金屬及金屬-非金屬材料組合的直接成形。希望合作的企業(yè)需求包括要求在單個構件的不同部位實現(xiàn)具備不同的物理化學特性，比如局部耐高溫、高導熱、耐化學腐蝕、高耐磨等，同時又需要構件具備復雜形狀。企業(yè)類型包括醫(yī)療、壓鑄模具、航空航天、汽車及零部件、農機和工程機械及新材料領域等。