結構-功能一體(ti) 化是提升金剛石超硬工具加工性能的關(guan) 鍵發展方向。增材製造技術突破了傳(chuan) 統粉末冶金的構型限製，為(wei) 複雜形狀金剛石複合材料製品的精密成形提供了新途徑。然而，金剛石與(yu) 金屬粘結劑之間顯著的熱物性差異（尤其是熱膨脹係數），以及高體(ti) 積含量金剛石的固有脆性，給增材製造帶來了巨大挑戰。該工藝固有的高冷卻速率和溫度梯度會(hui) 誘發巨大殘餘(yu) 應力，導致複合材料產(chan) 生裂紋等缺陷。現有緩解策略（如優(you) 化激光工藝、引入第二相增韌或構建梯度熱膨脹係數過渡層等）受限於(yu) 熱應變補償(chang) 的固有局限性，難以完全消除界麵微裂紋。

針對這一難題，中南大學張偉(wei) 教授課題組創新性地提出在金剛石顆粒表麵預置W-Co複合鍍覆層。該策略通過相變誘導膨脹、變形亞(ya) 結構形成和晶粒細化的協同作用，有效緩解了界麵殘餘(yu) 應力，顯著提升了激光增材製造金剛石複合材料的綜合力學性能。相關(guan) 研究成果以“Phase transformation induced expansion for residual stress relief in laser additive manufacturing metal matrix diamond composites”為(wei) 題，發表於(yu) 增材製造領域頂級期刊 Additive Manufacturing。

近年來，增材製造（AM）技術已成為(wei) 金屬基複合材料（MMCs）加工的重要變革性手段。其中，激光粉末床熔融（LPBF）憑借其極高的加熱/冷卻速率（10⁶–10⁹ K/s）和近淨成形能力，在製備幾何複雜的金剛石增強複合材料部件方麵展現出顯著優(you) 勢。然而，該技術麵臨(lin) 一個(ge) 關(guan) 鍵瓶頸：LPBF過程中的快速熱循環，疊加金剛石增強相與(yu) 金屬粘結劑之間超一個(ge) 數量級的熱膨脹係數（CTE）失配，導致界麵產(chan) 生巨大殘餘(yu) 應力，嚴(yan) 重破壞複合材料的界麵完整性。這些殘餘(yu) 應力不僅(jin) 極易誘發微裂紋，降低力學性能，更可能引發服役過程中的早期失效，成為(wei) 製約高性能金剛石複合材料發展的核心挑戰。

盡管現有研究嚐試通過優(you) 化工藝參數、引入韌性第二相或構建梯度CTE過渡層等策略緩解應力，但這些方法均受限於(yu) 熱應變補償(chang) 的固有局限性——其被動調節機製難以完全消除界麵微裂紋。梯度過渡層雖可部分緩衝(chong) 應力，但緩解程度有限；而軟質相的引入往往以犧牲材料硬度和耐磨性為(wei) 代價(jia) 。本質上，傳(chuan) 統方法未能解決(jue) 由非平衡凝固與(yu) CTE失配共同導致的應力生成根源。

因此，開發一種主動調控殘餘(yu) 應力的新機製，突破現有技術對熱應變補償(chang) 的依賴，成為(wei) 推動LPBF製備金剛石複合材料走向工程應用的理論與(yu) 技術關(guan) 鍵。這要求從(cong) 根本上創新界麵設計策略，實現對界麵殘餘(yu) 應力的主動抵消而非被動緩解。

創新點：

1. 相變誘導膨脹的主動應力調控機製。首次提出基於(yu) HCP→FCC相變驅動體(ti) 積膨脹（2.89%）的主動應力補償(chang) 策略。通過在金剛石表麵構建W/Co雙層功能塗層，利用鈷層在 LPBF 熱循環中的固態相變產(chan) 生可控膨脹，直接抵消因CTE失配導致的熱收縮殘餘(yu) 應力，從(cong) 根源上突破傳(chuan) 統熱應變補償(chang) 的被動局限。

2. 多級界麵協同強韌化效應。化學鍵合層：W中間層通過原位形成WC碳化物實現強界麵結合，同步緩衝(chong) 熱衝(chong) 擊；相變增韌層：Co層相變誘發高密度變形孿晶與(yu) 動態再結晶，協同提升界麵塑性變形能力；細晶強化層：界麵反應擴散形成納米級 Co₃Sn₂析出相，通過釘紮效應細化基體(ti) 晶粒，實現強-韌協同提升。

3. 普適性界麵設計方案。基於(yu) Co與(yu) 多組元金屬的廣譜相容性（Cu, Fe, Ni 等），W-Co 塗層可適配絕大多數金屬粘結劑體(ti) 係。該設計突破傳(chuan) 統塗層對特定基體(ti) 的依賴性，為(wei)  MMCs 的殘餘(yu) 應力調控提供通用解決(jue) 方案。