本文基于等离子弧增材制造技术,以高氮钢和低碳钢丝材为研究对象,开展了等离子弧增材工艺试验研究,针对这两种丝材形成的增材混合界面组织特征及其对增材构件力学性能的影响进行了深入研究。首先,分别开展了等离子弧增材单道工艺试验研究,确定了电流、送丝速度和熔敷速度对高氮钢和低碳钢单道成形尺寸的影响程度,单道的道宽均主要受电流影响,道厚主要受送丝速度影响。以成形形貌、尺寸、缺陷为工艺筛选方向,通过试验优化分别得到了两种材料成形良好的单道及对应优选工艺参数,道厚达0.6mm。之后,对等离子弧增材层道间搭接工艺进行了研究。为确保沉积层表面平整,试验探究了合适的道间搭接率范围。通过异材层间堆叠试验优化了工艺参数,降低了各层焊枪抬升高度和离子气流量,以保证增材构件侧壁成形和避免孔洞缺陷。通过对高氮钢增材构件的氮损失检测和分析,确定了丝材端部到熔池的高度优选为0.5mm。本文重点研究了高氮钢和低碳钢增材混合的方式对混合界面组织、性能的影响关系。通过试验前分析,从高氮钢（记为A）和低碳钢（记为B）的沉积顺序组合中保留了“依次沉积高氮钢、低碳钢、高氮钢”（记为ABA型）和“先沉积低碳钢再在两侧沉积高氮钢”（记为BAA型）两种类型,并探究了采用不同异材搭接量在这两种增材路径下得到的混合界面组织特征区别及其对构件性能的影响。建立了混合界面硬度分布规律模型:ABA和BAA型增材混合界面均存在硬度强化区和弱化区,强化区峰值达410HV,相对高氮钢增材态水平提高了28%,弱化区谷值约260HV。观察了不同混合界面的组织特征及分布,ABA型增材混合界面主要分为高氮钢区、低碳钢区和两种过渡区,高氮钢区组织为奥氏体柱状晶,低碳钢区组织为块状铁素体晶,其中一种过渡区组织为奥氏体胞状晶和块状铁素体晶,另一种过渡区是由奥氏体胞状晶、等轴晶及氮化物析出相组成的两相区,而BAA型增材混合界面中不存在第一种过渡区;混合界面组织特征及分布对应符合硬度分布规律。研究了含混合界面的异质增材构件的拉伸和抗冲击性能,二者均存在各向异性。构件中存在强化型拉伸试样,其抗拉强度达1050MPa,同时断后伸长率可达30%以上。构件中冲击试样的冲击韧度值在高氮钢增材态水平上下波动而不及低碳钢增材态水平,最高达73 J/cm~2,最低约25J/cm~2。最后,基于优化后的工艺参数和增材路径规划,设计并制备了高氮钢-低碳钢垂直交叠增材构件,各沉积层间旋转90°增材使得构件抗冲击性能在水平面方向已无明显各向异性,而垂直于水平面方向变化仍较大。随着混合界面在冲击试样断面中占比的增多,试样冲击韧度值增大,而冲击力方向对试样冲击韧度值的影响较小。以上研究结果表明,混合界面能够提高异质增材构件的力学性能,低碳钢的加入对其韧性提升起到关键作用,并且可以通过改变异材混合方式（沉积顺序和异材搭接量）对异质增材构件局部组织和力学性能进行调控,这对于异质异构增材复杂构件的控性研究具有一定的参考价值和意义。