日前，国际期刊“材料科学与工程”（Materials Science and Engineering）在线发表了来自弗吉尼亚理工科研团队的研究成果，即利用一种名为“添加剂搅拌摩擦沉积”（Additive Friction Stir Deposition，AFSD）的增材制造技术，制备出陶瓷增强形状记忆复合材料。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mser.2025.101152

论文作者Hang Yu和他用AFSD打印的弗吉尼亚理工大学标志

首先，AFSD是一种采用旋转装置对金属进行摩擦软化，使金属材料在熔点以下发生塑性变形和软化，然后像挤牙膏一样将金属逐层沉积在基体形成零件的工艺——其特征在于不熔化材料，可以显著降低气孔、裂纹和残余应力，并且不必采用昂贵的惰性气氛保护措施就能进行。上图背景中的MELD（LOGO）公司开发了相关3D打印硬件设备。

注：美国陆军研究实验室已经通过一项合作协议，在5年内投资约数百万美元支持Hang Yu的先进制造研发团队进行前沿研究。

回到本次研究，报道的是一种形状记忆陶瓷（ZrO₂0.88-CeO₂0.12）增强金属基复合材料的制备（陶瓷负载最高达20 vol%），研究中金属基体提供了限制应力诱导相变过程中陶瓷开裂的机械约束；固相进行则避免了熔化再结晶的动态变化，维持了结构稳定；AFSD则使陶瓷粉体在金属基体中的预混充分均匀。在陶瓷粉末预混铜基Cu的制造实验中，首次在大块复合材料中观察到由应力触发的陶瓷相转变（四方到单斜），这种复合材料可以经历应力诱导的相变，使其在保持结构完整性的同时能够吸收能量。

简单总结，这项研究成果的科学原理是复合材料可以通过应力来诱导陶瓷材料相变，以此承受拉伸、弯曲、压缩等变形而不崩溃。这为具有可调微结构和相变响应的多功能金属-形状记忆陶瓷复合材料的可扩展制造提供了潜在的途径。

编译整理 YUXI