A comprehensive understanding of cracking mechanisms and the prevention of interfacial microcrack formation are imperative for additive manufacturing of high-performance multi-material heterostructures. This study systematically investigated 316L/CuSn10 heterostructures and identified solidification cracking and solid-state cracking as the predominant mechanisms. Solidification cracking is closely linked to the copper content within the mixing zone, particularly evident at 10% copper content, which heightens sensitivity to solidification cracking due to the widening of intergranular spacing and the elongation of the liquid film channel. Solid-state cracks tend to initiate from pre-existing solidification cracks, propagate along high-angle grain boundaries (HAGBs), particularly within a specific misorientation angle range of 20°–50°, terminating eventually at low-angle grain boundaries (LAGBs). This is mainly controlled by the distribution of dislocations at crack tips, which are dispersed within the grains at LAGBs, and the resulting back stress contributes to crack termination. These findings contribute valuable insights into the cracking mechanisms in heterostructures and offer guidance for the fabrication of crack-free steel-copper components.

Additive manufacturing (AM) technology enables the creation of a wide variety of assemblies and complex shapes from three-dimensional model data in a bottom-up, layer-by-layer manner. Therefore, AM has revolutionized the modern manufacturing industry, attracting increasing interest from both academic and industrial fields. The Rapid Manufacturing Center (RMC) of the School of Materials Science and Engineering at the Huazhong University of Science and Technology (HUST), one of the earliest and most powerful AM research teams in China, has been engaged in AM research since 1991. Aiming to address the "stuck neck" problems of specific high-strength products for AM, the RMC has conducted full-chain research in the aspects of special materials, processes, equipment, and applications for AM. Moreover, it has formed a multi-disciplinary research team over the past three decades. Relevant research achievements in the AM field include winning five national awards, more than ten first prizes, and more than ten second prizes at the provincial and ministerial levels. The RMC was complimented as "the world's most influential organization in the laser AM field in 2018" by Virtual and Physical Prototyping (an international authoritative magazine of AM). Moreover, their industrialization achievements were evaluated as "having affected countries such as Singapore, South Korea, and the United States" by an international authoritative Wohlers Report on AM. In this study, we first summarize the representative research achievements of the RMC in the AM field. These include the preparation and processing technology of high-performance polymeric, metallic, and ceramic materials for AM; advanced processing technology and software/equipment for AM; and typical AM-fabricated products and their applications. Further, we discuss the latest research achievements in cutting-edge 4D printing in terms of feedstock selection, printing processes, induction strategies, and potential applications. Finally, we provide insights into the future directions of AM technology development: (ⅰ) Evolving from three-dimensional printing to multi-dimensional printing, (ⅱ) transitioning from plane slicing to curved surface slicing to woven slicing, (ⅲ) enhancing efficient formation from dot-line-sheet-volume printing, (ⅳ) shifting from single material to multi-materials AM, (ⅴ) advancing from the multiscale direction of macroscopic–mesoscopic–microscopic structures, (ⅵ) integrating material preparation with forming integration, (ⅶ) expanding from small batch to large batch.

In this study, Fe-based diamond composites with various Ni–Cr–Mo–Si–B prealloy additives were prepared using hot-press sintering, and the effects of the Ni–Cr–Mo–Si–B content on the relative density, bending strength, Rockwell hardness, and frictional wear properties of the Fe–Cu–Co–Sn matrix were investigated. Additionally, the effect of the composition of the Ni–Cr–Mo–Si–B additives on the interface between the matrix and diamond was studied. The Ni and Cr in the additives facilitated a tight bonding interface without notable gaps between the diamond and Fe–Cu–Co–Sn matrix. Considering the overall performance of the materials, the optimal addition of Ni–Cr–Mo–Si–B was determined to be 10 %, which resulted in notably improved comprehensive performance indicators of the Fe-based diamond composite materials. For example, diamond drill bits made with this formulation exhibited a wear ratio of 1600 mm/g and a penetration rate of 29.21 mm/min, representing increases of 29 % and 44.96 %, respectively, compared to those of drill bits without Ni–Cr–Mo–Si–B additives. Developing high-performance diamond drill bits with increased ROP and extended service lives to enhanced performance, efficiency, and cost-effectiveness in drilling operations across different industries, ranging from mining and construction to oil and gas exploration.