金屬3D打印的主要材料——金屬粉末，其制備技術(shù)直接影響打印質(zhì)量。主流工藝包括氬氣霧化法和等離子旋轉(zhuǎn)電極法（PREP）。氬氣霧化法通過高速氣流沖擊金屬液流，生成粒徑分布較寬的粉末，成本較低但易產(chǎn)生空心粉和衛(wèi)星粉。而PREP法利用等離子電弧熔化金屬棒料，通過離心力甩出液滴形成球形粉末，其氧含量可控制在0.01%以下，球形度高達(dá)98%以上，適用于航空航天等高精度領(lǐng)域。例如，某企業(yè)采用PREP法生產(chǎn)的鈦合金粉末，其疲勞強(qiáng)度較傳統(tǒng)工藝提升20%，但設(shè)備成本是氣霧化法的3倍。粉末冶金燒結(jié)過程中的液相形成機(jī)制對(duì)硬質(zhì)合金的晶粒長大有決定性影響。重慶金屬粉末

荷蘭MX3D公司采用的

電弧增材制造（WAAM）打印出12米長不銹鋼橋梁，結(jié)構(gòu)自重4.5噸，承載能力達(dá)20噸。關(guān)鍵技術(shù)包括：① 多機(jī)器人協(xié)同打印路徑規(guī)劃；② 實(shí)時(shí)變形補(bǔ)償算法（預(yù)彎曲0.3%）；③ 在線熱處理消除層間應(yīng)力。阿聯(lián)酋的“3D打印未來大廈”項(xiàng)目采用鈦合金網(wǎng)格外骨骼，抗風(fēng)荷載達(dá)250km/h，材料用量比較傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)減少60%。但建筑規(guī)范滯后：中國2023年發(fā)布的《增材制造鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》將打印件強(qiáng)度折減系數(shù)定為0.85，推動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。 甘肅金屬粉末價(jià)格鈦合金粉末憑借其高的強(qiáng)度、耐腐蝕性和生物相容性，被廣泛應(yīng)用于航空航天部件和醫(yī)療植入體的3D打印制造。

微波燒結(jié)技術(shù)利用2.45GHz微波直接加熱金屬粉末，升溫速率達(dá)500℃/min，能耗為傳統(tǒng)燒結(jié)的30%。英國伯明翰大學(xué)采用微波燒結(jié)3D打印的316L不銹鋼生坯，致密度從92%提升至99.5%，晶粒尺寸細(xì)化至2μm，屈服強(qiáng)度達(dá)600MPa。該技術(shù)尤其適合難熔金屬：鎢粉經(jīng)微波燒結(jié)后抗拉強(qiáng)度1200MPa，較常規(guī)工藝提升50%。但微波場分布不均易導(dǎo)致局部過熱，需通過多模腔體設(shè)計(jì)和AI溫場調(diào)控算法（精度±5℃）優(yōu)化。德國FCT Systems公司推出的商用微波燒結(jié)爐，支持比較大尺寸500mm零件，已用于衛(wèi)星推進(jìn)器噴嘴批量生產(chǎn)。

冷噴涂技術(shù)以超音速（Mach 3）噴射金屬顆粒，通過塑性變形固態(tài)沉積成型，適用于熱敏感材料。美國VRC Metal Systems采用冷噴涂修復(fù)直升機(jī)變速箱齒輪，結(jié)合強(qiáng)度300MPa，成本較激光熔覆降低60%。NASA將冷噴涂鋁用于國際空間站外殼修補(bǔ)，抗微隕石撞擊性能提升3倍。挑戰(zhàn)包括：① 粉末需高塑性（如純銅、鋁）；② 基體表面需噴砂處理（粗糙度Ra 5μm）；③ 沉積效率50-70%。較新進(jìn)展中，澳大利亞Titomic公司開發(fā)動(dòng)力學(xué)冷噴涂（Kinetic Spray），沉積速率達(dá)45kg/h，可制造9米長船用螺旋槳。金屬材料微觀結(jié)構(gòu)的定向調(diào)控是提升3D打印件疲勞壽命的重要研究方向。

通過原位合金化技術(shù)，3D打印可制造組分連續(xù)變化的梯度材料。例如，NASA的GRX-810合金在打印過程中梯度摻入0.5%-2%氧化釔顆粒，使高溫抗氧化性提升100倍，用于超音速燃燒室襯套。另一案例是銅-鉬梯度熱沉：銅端熱導(dǎo)率380W/mK，鉬端熔點(diǎn)2620℃，界面通過過渡層（添加0.1%釩）實(shí)現(xiàn)無缺陷結(jié)合。挑戰(zhàn)在于元素?cái)U(kuò)散控制：需在單道熔池內(nèi)實(shí)現(xiàn)成分精確混合，激光掃描策略采用螺旋漸變路徑，能量密度從200J/mm3逐步調(diào)整至500J/mm3。德國Fraunhofer研究所已成功打印出熱膨脹系數(shù)梯度變化的衛(wèi)星支架，溫差適應(yīng)范圍擴(kuò)展至-180℃~300℃。選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)通過逐層熔化金屬粉末實(shí)現(xiàn)復(fù)雜金屬構(gòu)件的高精度成型。臺(tái)州鈦合金粉末

粉末冶金鐵基材料的表面滲氮處理明著提升了零件的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。重慶金屬粉末

通過納米包覆或機(jī)械融合，金屬粉末可復(fù)合陶瓷/聚合物提升性能。例如，鋁粉表面包覆10nm碳化硅，SLM成型后抗拉強(qiáng)度從300MPa增至450MPa，耐磨性提高3倍。銅-石墨烯復(fù)合粉末（石墨烯含量0.5wt%）打印的散熱器，熱導(dǎo)率從400W/mK升至580W/mK。德國Nanoval公司的復(fù)合粉末制備技術(shù)，利用高速氣流將納米顆粒嵌入基體粉末，混合均勻度達(dá)99%，已用于航天器軸承部件。但納米添加易導(dǎo)致激光反射率變化，需重新優(yōu)化能量密度（如銅-石墨烯粉的激光功率需提高20%）。

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