金屬3D打（dǎ）印是屬於數字熱加工的一項技術，目前製備金屬的3D打印技術主（zhǔ）要有：選區激光熔化/燒（shāo）結(SLM/SLS)、電子束選區（qū）熔化(EBSM)、激光近（jìn）淨成形(LENS)等。與傳統工藝相比，金屬3D打印有直接成型，無需模具，可以實現個性化設計（jì）並製作複雜結構，高效、低消耗、低成本等優點。但是因為其是數字（zì）熱加工，變形是無法消（xiāo）除的，變形量需要從工藝和經驗上去控製，最後還（hái）要（yào）經過數控（kòng）機床等技術的後期加工處理。

 

目前，金屬3D打印材料的應（yīng）用領域相（xiàng）當（dāng）廣泛，例如：石化共（gòng）采購哼應用，航空航天、汽車製造、工業模具、醫療、珠寶、輕金屬合金鑄（zhù）造等領域。但是，因為金屬3D打印材（cái）料本身的材料屬性（xìng），其都有（yǒu）特定的應用領域範圍，因此（cǐ），金屬材料的選擇過程是一個權（quán）衡多個因素（sù）的（de）過程。而且，3D打印金屬不能僅僅憑借金屬3D打印機的參數來衡定，每種金屬材料都有（yǒu）適合自身特性的極限點，包括（kuò）應用、功能、穩定性、耐久性、美觀性、經濟性都是設計師要考（kǎo）慮的因素。

 

現今，國內外金屬3D打印機采用的金屬（shǔ）粉末主要有：工具鋼。馬氏體鋼、不鏽鋼（gāng）、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合（hé）金、銅基合金、鈷鉻合金等（děng）。

 

1.工具（jù）鋼和馬氏體鋼

 

 

以工具鋼（gāng）和馬氏體鋼為例，工具鋼的適用性來源於其優異的硬度（dù）、耐（nài）磨性和抗形變能力，以及在高溫（wēn）下保持切削刃的能力。模具H13熱作（zuò）工具鋼就是其中一種，能（néng）夠承受不確定時間的工（gōng）藝條（tiáo）件;馬氏體鋼，以馬氏體300為例，又稱“馬氏體時效”鋼，在時效過程中（zhōng）的高強度、韌性和尺寸穩定性都是眾所周知（zhī）的。他們（men）與（yǔ）其他鋼不同，因（yīn）為他們是不含碳的，屬於金（jīn）屬間化合物，通過豐富的鎳、鈷（gǔ）和鉬的冶金反應硬化。由於高硬度和耐磨性，馬（mǎ）氏體300才適用於許多模（mó）具的應用，例如，注塑模具、輕金屬（shǔ）合金鑄造、衝壓和擠壓等（děng），同時，其也廣泛應用於航空航天、高強（qiáng）度機身部件和賽車零部件。

 

2.不鏽鋼

 

 

 

不鏽鋼與碳鋼（gāng）不同，目前的（de）鉻含量不同，10.5%鉻含量最低的鋼合金，不鏽鋼不容易生鏽腐蝕。目前，應用於金屬3D打印的不鏽鋼主要有三種：奧氏體不鏽鋼316L、馬（mǎ）氏體不（bú）鏽鋼15-5PH、馬氏體不鏽鋼17-4PH。奧氏體不鏽鋼（gāng）316L，具有高強度和（hé）耐腐蝕性，可在（zài）很寬的溫度範（fàn）圍下降到低溫，可應用（yòng）於航空航天、石（shí）化（huà）等多（duō）種工程應用，也可以用於（yú）食（shí）品加工（gōng）和醫療等領域。馬（mǎ）氏體不鏽鋼15-5PH，又（yòu）稱馬氏（shì）體時效(沉澱硬化)不鏽鋼，具有很高的強度、良好的（de）韌性、耐腐蝕性，而且可以進一步的硬化，是無鐵素體。目前，廣泛應用於航（háng）空航天、石（shí）化（huà）、化工、食品加工、造（zào）紙和金（jīn）屬加工業（yè）。馬氏體不鏽鋼（gāng）17-4PH，在高達（dá）315℃下仍具有高強（qiáng）度高韌性，而（ér）且耐腐蝕性超強，隨著激（jī）光加工狀態可以帶倆極佳的（de）延展性。

 

3.合金

 

金屬3D打印材料應用最為廣泛（fàn）的金屬粉末合金主要有純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基合金等。

 

1)純鈦及鈦合金

 

 

1)鈦合金

 

目前應用於市場的純鈦（tài），又稱商業純鈦，分為1級和2級粉體，2級強於1級，對於大多（duō）數的應用同樣具有耐腐蝕性。因為純鈦2級具有良好（hǎo）的生物相容性，因此在醫療（liáo）行業具有廣泛的應用前（qián）景。鈦是（shì）鈦合金產業的關鍵。目前，應用（yòng）於金屬3D打印的鈦合金主（zhǔ）要是鈦合金5級和鈦合金23級，因為其優異的強度和韌性（xìng），結合耐腐蝕、低比重和（hé）生物相（xiàng）容性（xìng），所以在航空航天和汽車製造中（zhōng）具有非（fēi）常理想的應用，而且，因為強度高、模量（liàng）低、耐疲勞性強，應用於生產生物醫學植入物。鈦合金（jīn）23級（jí），純度更高，是神級一樣的牙科和醫療鈦品級（jí）。

 

2)鋁合金

 

目前，應用於金屬3D打（dǎ）印的鋁合金主要有（yǒu）鋁矽（guī）AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁矽12，是具有良好的熱性能（néng）的輕質增材製造金屬粉末（mò），可應用於薄壁零件如換（huàn）熱器或（huò）其他（tā）汽車零部件，還可應用於航空航天及航空工業（yè）級的原型及生（shēng）產零部件;矽（guī）/鎂組合使（shǐ）鋁合金更（gèng）具強度和硬度，使其適用（yòng）於薄壁以及複雜（zá）的幾何形狀的零件，尤其是在具有良好的熱性能和低重量場合中。

 

3)鎳基合金

 

一般情況下，鎳基合金都具有良好的（de）抗拉伸、抗（kàng）疲勞和抗熱疲勞性能。目前，主要（yào）有Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。Inconel 738具有良好的高溫蠕（rú）變（biàn）斷裂強度，抗熱（rè）腐蝕性是（shì）較低鉻含量的超合金，可長期（qī）暴露於高達（dá）920-980℃的高溫腐蝕性的環境中，適（shì）用於飛機發動機、燃氣輪機。Hastelloy X在高溫下具有高強度和抗氧化性，在高達1200℃的環境中，也具有良好的延展性，目前，主要應用於航空航天技（jì）術中，例如（rú）燃氣輪機（jī）部件和燃燒區組件如過（guò）渡管、燃燒器罐、噴杆、排（pái）氣管、加力燃燒室等;而且還因為具有（yǒu）耐應力腐蝕開裂的性能，應用於工業爐、石油化工及化學過程工業中。Inconel 625在高溫約815℃的條件下依然具（jù）有良好的（de）負載性能（néng），而且耐腐（fǔ）蝕性強，廣（guǎng）泛應用（yòng）於航空航（háng）天、化工及電力工業中。Inconel 713具有優異的抗熱疲勞性能，以及在927℃的特殊斷裂強度，適用於噴氣發動機燃氣輪機葉片。

 

Inconel 718是（shì）基於鐵鎳硬化的超合金，具有良好的耐腐蝕性及（jí）耐熱、拉伸、疲勞（láo）、蠕變性，適用於各種高端應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基（jī）渦輪機等。

 

4)鈷鉻合（hé）金

 

鈷鉻合金具有高強度、耐腐蝕性強、良好的生物相容性以及無磁性的性能，主要應用於外科植入物包括合金人工關節、膝關節和髖關節（jiē），同時其還可用於發動機部件以及時裝、珠寶行業等。

 

5)青銅粉

 

應用於市場的銅（tóng）基合金，俗（sú）稱（chēng）青（qīng）銅，具有良（liáng）好的導熱性和導電性，可以結合設計自由度，產生複雜的（de）內部結構和冷卻通道，適合冷卻更有效的工具**模具，如（rú）半導體器件，也可用於微型換（huàn）熱器，具（jù）有壁薄、形狀複雜的特征。