粉末共注射成形是由传统粉末注射成形和塑料共注射成形技术相结合而发展起来的一门新工艺。该技术通过顺序注射把不同性能的材料在模具内一次复合注射成形，可以制备芯壳层具有不同特性的功能零部件。和其他能够制备具有芯壳层结构零件的工艺(涂层、表面处理等)相比，粉末共注射技术具有独特的优势：如批量生产，成本低；芯壳层厚度可调，产品性能可控；采用粘结剂辅助成形，可以制备形状非常复杂的产品；通过烧结，材料界面可以形成冶金结合，界面结合强度高。因此，粉末共注射成形被认为是融功能设计及制备于一体的先进材料成形技术，可以为功能零件的开发和设计提供一条全新的途径，具有重大的科研和工程意义。　　 粉末共注射成形技术涉及学科门类多，过程基础理论缺乏，工艺控制难度大。目前限制共注射成形技术发展的主要问题有两个：一是共注射成形过程控制，即如何调整工艺参数从而调整两种材料的界面形貌，进而控制产品的性能；二是共烧结机理与控制，即两种不同的材料如何烧结才能既具备预期的功能性同时又具有足够的界面强度。其中前者主要涉及多相流动充填模腔的问题，后者主要涉及不同材料共烧结过程中的致密化行为和强度演化。本文主要针对这两个问题进行基础研究探索。拟为粉末共注射成形技术提供工艺过程理论基础和技术原型。研究主要内容包括：共注射工艺参数对界面形貌的影响；共注射工艺参数对界面形貌影响的重要性次序及流变学分析；共注射充模流动过程计算机模拟；共烧结相容性基础实验及共烧结致密化机理。主要的方法、结果和创新如下：　　 建立了通过工艺参数对共注射芯壳层形貌进行控制的指导原则。对壳层注射速度、温度、芯层的注射延迟时间和芯壳层的相对含量对共注射成形坯芯壳层界面形貌的影响做了实验研究。然后通过芯壳层粘度比建立了工艺参数的变化程度与界面形貌变化程度的关系。结果说明，随着壳层注射速度、温度的增加及芯层注射延迟时间的降低，芯层材料的穿透深度降低。共注射存在一个最佳的工艺参数区间，在此区间内，芯壳层的厚度均匀性最佳，低于和高于此区间，都会导致芯壳层的均匀性变差。壳层注射温度对芯壳层形貌的影响最大，然后是芯层延迟时间，壳层注射速度的影响最小。共注射成形坯芯壳层形貌的变化程度取决于充模流动过程中芯壳层喂料流变行为(粘度比)变化的程度，当芯壳层粘度比变化大时，导致的芯壳层形貌变化也大。　　 以连续介质假设为基础，通过对共注射过程中遵循的基本物理守恒方程采用一系列假设进行简化，获得了共注射成形充填过程中芯、壳层喂料均遵循的控制方程。对喂料的流变性能和热物性能进行了检测和拟合，获得了注射工艺条件下的喂料的特性参数并将其输入Moldflow软件对粉末共注射成形喂料充模流动过程进行了模拟。结果说明，虽然模拟得到的结果在数值上与实验测得的结果略有不同，但芯壳层形貌及芯层最大充填量随工艺参数变化的趋势与实验所获得的趋势是一致的。　　 选用Fe-2Ni-0.5Cr、Fe-2Ni-1Cr及Fe-2Ni-3Cr三种成分的粉末与Fe-2Ni进行共烧结实验，完成了具有高硬度/高韧性的组合的试样的制备和力学性能分析过程。结果说明，共烧的Fe-2Ni/Fe-2Ni-0.5Cr、Fe-2Ni/Fe-2Ni-1Cr试样都具有良好的界面结合强度，而Fe-2Ni/Fe-2Ni-3Cr则容易出现裂纹。共烧样品界面存在组织过渡和硬度梯度。共烧结能否制备具有良好界面结合强度的试样取决于两端的致密化行为差异，差异越大，则越容易出现缺陷。　　 采用忽略弹性的粘性模型，假设界面两端切向的应变速率相等，推导得到了共烧结界面处的应力方程及两端的致密化方程，并采用不同粉末装载量的Cu粉末压坯的共烧结实验进行验证。初步建立了两种不同材料是否适合于共烧结的理论判据。结果说明，共烧结过程由于两端彼此对对方施加应力，导致其密度与单组份自由烧结的密度产生偏离。共烧结对一端的致密化有促进作用，对另一端有抑制作用，从而导致了从一端到另一端的密度梯度。通过比较促进端和抑制端的密度曲线所围成的面积的大小，本文得到了共烧结密度比自由烧结密度的平均值大还是小的判据。共烧结可以根据两端材料的初始密度及其在烧结温度范围内的应变速率的相对大小分成6种基本类型，既有可能导致共烧完成后界面处密度差异较自由烧结时两种材料的密度差异增大，也有可能导致界面处的密度差异降低，从而相应的降低或增加界面结合强度。通过理论模型计算获得的结果与实验测得的结果符合较好。