3D打印所使用的金屬粉末一般要求（qiú）純淨度（dù）高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。目（mù）前（qián），應用於3D打印（yìn）的金屬粉末材料主要（yào）有鈦合金、鈷鉻合金、不鏽鋼和鋁合金材料等，此外還有用於打印首飾用的金、銀等（děng）貴金屬粉末材料。3D 打印金屬粉末作為金屬零（líng）件3D 打印產業鏈最重要的一環，也是最大的價值所在（zài）。

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在（zài）“2013年世界3D 打印技術產業大會”上，世界3D 打（dǎ）印行（háng）業的權威專家（jiā）對3D打印金屬粉（fěn）末給予明確（què）定義（yì），即指尺寸小於1mm 的金屬顆粒群。包括單一金屬（shǔ）粉（fěn）末、合金粉（fěn）末以及具有（yǒu）金屬（shǔ）性（xìng）質的某些難熔化（huà）合物粉末。目前，3D 打印金屬粉末（mò）材料（liào）包括鈷鉻合金、不鏽鋼、工業鋼、青銅合金、鈦合金（jīn）和鎳鋁合金等。但是3D打印金屬粉末除需具備良好的可塑性（xìng）外，還必須滿（mǎn）足粉末粒徑（jìng）細小、粒度分布（bù）較窄、球形度高、流動性（xìng）好和鬆裝密度高等要求。

 

鈦合金

鈦合金具有耐高溫、高耐（nài）腐蝕性、高強度、低密度以及生物（wù）相容性等優點，在航空航天、化工、核工業、運動器材及（jí）醫療（liáo）器械等領域得到了廣（guǎng）泛的應用。傳統鍛造和鑄造（zào）技術製備的鈦合金（jīn）件已被（bèi）廣泛地應用在高新技術領域，一架波音747飛機用鈦量達到42.7t。但是傳統鍛造和鑄造方法生產大型鈦合金零件，由於產（chǎn）品成本高、工藝複雜、材料利用率低以及後續加工困難等不利因素（sù），阻礙了其更為（wéi）廣泛的應用（yòng）。而金屬3D打（dǎ）印技術可以從（cóng）根本上解決這些問題，因此該技術近年來成為（wéi）一（yī）種直接製造鈦合金零件的新型技術。開發（fā）新（xīn）型鈦基合金是鈦（tài）合金SLM應用研究的主要方向。由於鈦以及鈦合金的應變硬化指數低(近似為0.15)，抗塑性剪切變形能力和耐磨性差，因而限（xiàn）製（zhì）了其製件在高溫和（hé）腐蝕磨損條件下的使用。

然而錸(Re)的熔點很高，一般用於超高溫和（hé）強（qiáng）熱震工作環境，如美國 Ultramet公司采用金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)製備 Re基複合（hé）噴管已經成功應用於航空發動機燃燒室，工作溫度可達2200℃。因此，Re-TI合金的製備在航空航天、核能（néng）源和電子領域具有重大意義。Ni具有磁（cí）性（xìng）和良好的可塑性，因此Ni-TI合金（jīn）是常用的一種形狀（zhuàng）記憶合金（jīn）。合金具有偽彈性、高彈性模量、阻尼特性、生物相容性和耐腐蝕性等性能（néng）。另外鈦合金多（duō）孔結構人造骨的研究日益增多，日本京（jīng）都大學通過3D打印技（jì）術給4位頸椎間盤突出患者製作（zuò）出不同的人造骨並成功移植，該人造（zào）骨即為Ni-TI合金。

不鏽鋼

不鏽鋼具有耐（nài）化學腐蝕、耐高溫和力學性能（néng）良好等特性，由於其粉末成（chéng）型性好、製備工藝簡單且成本低廉，是最早應用於3D金（jīn）屬打印的材料。如（rú）華中（zhōng）科技大學、南京航空航天大學、東（dōng）北大學等院校在金屬3D 打印方麵研究比較深入。現研究主要集中（zhōng）在降低孔隙率（lǜ）、增加強度以及對熔（róng）化過程的金屬粉末球化機製等方麵（miàn）。李瑞迪等采（cǎi）用不（bú）同（tóng）的工藝參數，對（duì）304L不鏽鋼粉末進行了SLM成（chéng）形試驗，得出304L不鏽鋼致密度經驗公式，並總結出晶粒生長機製。

潘琰峰分析和（hé）探討了316L不鏽鋼成形過程（chéng）中球化產生機理和影響球化的因素，認為在激光功率和粉末層厚一（yī）定時，適當增大掃描速度可減小球化現（xiàn）象，在掃描速（sù）度和粉末層厚固定時，隨著激光功率的增大，球化（huà）現象加（jiā）重。Ma等通過對1Cr18Ni9Ti不鏽鋼粉末進行激光熔（róng）化，發現粉末層厚從60μm 增加（jiā）到（dào）150μm時，枝晶間（jiān）距從0.5μm增加到1.5μm，最後穩定在2.0μm 左右（yòu），試樣的（de）硬度依（yī）賴於熔化（huà）區域各向異性的微結構和晶粒大小。薑煒采（cǎi）用一係列的不鏽鋼粉末，分別研究粉末特性和（hé）工藝參數對（duì）SLM成形質量的影響，結果（guǒ）表明（míng），粉末材料的特殊（shū）性能和工藝參數對SLM 成形影響的機理主要是（shì）在於對選擇性激光成形過程當中熔池質量的（de）影響，工藝參數(激光功率、掃描速度)主要影響熔池（chí）的深度（dù）和（hé）寬（kuān）度，從而決（jué）定（dìng）SLM 成形件的（de）質量（liàng）。

 

高溫合（hé）金

高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應（yīng）力環境下長（zhǎng）期（qī）工作的（de）一類金屬材料。其具有較高的高（gāo）溫強度、良好的抗熱腐蝕和抗氧化性能以及良好的塑性和韌性。目前按合金基體種類大致可分為鐵基、鎳基和鈷基合金3類。高溫（wēn）合金主要用於（yú）高性能發動機，在現代先進的航空發動機中，高（gāo）溫合金材料的使用量占發動機（jī）總質量的40%～60%。現代（dài）高（gāo）性能航空發動機的（de）發展對高溫合金的使（shǐ）用溫度和性能的要求越來（lái）越（yuè）高。傳統的鑄錠冶金工藝（yì）冷卻速度慢，鑄（zhù）錠中某些元素和第（dì）二（èr）相（xiàng）偏（piān）析嚴重，熱加工性（xìng）能差，組織不均勻，性能不穩定。而3D打印技術在高溫合金成形中成為解決技術瓶頸的新（xīn）方法。美國航空航天局聲稱，在2014年8月22日進行的高溫點火試驗中，通過3D打印技術（shù）製造的火箭發動機噴嘴產生（shēng）了創紀錄的9t推力。

 

鎂合金

鎂合（hé）金作為最輕的結構合金，由於其特殊的高（gāo）強度和阻尼性能（néng），在諸多應用領域鎂合金具有替代鋼和鋁合金的可能。例如鎂合金在汽（qì）車以及航空器組件方麵的輕量化應用，可降低燃料使用量和廢氣（qì）排放。鎂合金具有原位降解（jiě）性並且其楊氏模量低，強度接近人骨，優異的生物相容性，在外科植入方麵比傳統合金（jīn）更有應（yīng）用前景。

3D打印技（jì）術在工（gōng）業領域、生物醫學領域（yù）、文化創（chuàng）意領域的深度應用，並促進3D打（dǎ）印與航空航天、軍工、汽車及零部件、工業設計、文化（huà）創意、創新教育、骨（gǔ）科、等大外科、康複、文物修複等（děng）傳統技術的結合。