本文基于ABB等离子弧增材制造机器人设备,以316L不锈钢和奥氏体高氮钢为对象,分别研究了316L不锈钢和高氮钢单道成型工艺参数并对单道成形尺寸进行了分析和匹配,研究了316L不锈钢-高氮钢异种金属多道表面成形工艺,包括道间距、增材路径和交织形式对表面成型平整度的影响。在此基础上进一步对异种金属增材界面及组织进行了分析,研究了异种金属等离子弧增材工艺,设计了异种不锈钢交织结构,并对成型件的力学性能进行了研究。首先分别进行了316L不锈钢、奥氏体高氮钢单道成形工艺实验。确定了不锈钢、高氮钢单道成型良好的工艺参数。选用成型较为良好的工艺参数分别对增材速度、送丝速度对单道成形尺寸的影响进行了分析,并在试验范围内对异种不锈钢单道成型工艺参数进行了匹配。在所选参数范围内得到尺寸匹配度较好的工艺参数:不锈钢增材电流130A,增材速度1.7mm/s,送丝速度1.2 m/min;高氮钢增材电流130A,增材速度1.9 mm/s,送丝速度2.1m/min。紧接着对316L不锈钢-高氮钢异种金属多道表面成形工艺进行了研究。控制其他参数不变,当道间距为5.1mm-5.5mm时,平整度K值较低,多道表面平整度较好;当不锈钢和高氮钢道道间隔交织,比例为2:3和3:2时,表面较为平整;当增材路径以层间夹角90°的方式堆积时,表面平整度较高。最后对316L不锈钢-高氮钢异种金属多层多道界面组织及力学性能进行了分析。对交织界面区域进行了划分,对界面进行了EDS成分分析,从交织界面不同区域的组织形态和合金元素影响的角度对异种金属增材界面强韧化机制进行了分析。进行了交织结构的设计,从凝固模式、热能量影响对增材组织中的316L不锈钢形成特点进行了分析。并对交织结构件进行了力学性能分析,试验表明,随着增材高度增加,同种增材结构硬度不断下降,界面一定间隔处会有硬度峰顶出现;异材交织结构界面中,高氮钢硬度降低,316L不锈钢硬度增大。316L不锈钢比高氮钢具有更好的韧性,同时还具有更为良好的正面抗冲击性,而高氮钢的抗冲击性很少受到冲击部位的影响;先后冲击顺序对交织结构而言会造成不同的冲击功吸收效果;即便交织结构具有不同的材料分布,只要具有相同的比例,就会有相似的侧面冲击功吸收能力;在复杂交织部位具有相近的正、侧面冲击抗性,同时该部位的冲击抗性最大。