金屬3D打印材料的應用領域相當廣泛（fàn），例如，石化工（gōng）程應（yīng）用、航空航天、汽車製造、注塑模具、輕金屬合金鑄造、食品加工、醫療、造紙、電力工業、珠寶、時（shí）裝等。 目前，金屬3D打印（yìn）技術主（zhǔ）要有選擇性激光燒結（SLS）、電子束熔融（EBM）、選擇性（xìng）激光熔化（huà）（SLM）和激光近淨（jìng）成形（LENS），其中選擇（zé）性激光熔化為研究的熱點，其使（shǐ）用高能激光源，可以（yǐ）熔融多種金屬粉末。 國內外金屬（shǔ）3D打印機采用的金屬粉末一般（bān）有：工具鋼、馬氏體鋼、不鏽鋼、純（chún）鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻（gè）合金等。常用的粉體為鈦粉、鋁合金粉和不鏽（xiù）鋼粉。 工具鋼和馬氏體鋼 工具鋼的適用性來源於其優異的硬度、耐磨性和（hé）抗形變能力，以及在高溫下保持切削刃的能力。模具H13熱作工具鋼就是其中一種，能夠承受不確定時間（jiān）的工藝條件；馬氏體鋼，以馬（mǎ）氏體300為（wéi）例，又稱“馬（mǎ）氏體時效”鋼，在時效（xiào）過程中的（de）高強度、韌性和尺（chǐ）寸穩定性都是眾所周知的。 他們與其他鋼不同（tóng），因為他們是不含碳的，屬於金屬間化（huà）合物，通過豐富（fù）的鎳、鈷和鉬的冶（yě）金反（fǎn）應硬化。由於高硬度和耐磨性，馬氏體（tǐ）300才適用於許多模具的應用，例如，注塑模具、輕金屬合金鑄造、衝壓（yā）和擠壓等，同時，其也廣泛應用於航（háng）空航天、高強度（dù）機身部件和（hé）賽車零部件。 不鏽鋼與碳鋼（gāng）不同（tóng），目前的鉻含量（liàng）不同，10.5%鉻（gè）含量最低的鋼合金，不鏽（xiù）鋼不容（róng）易生鏽腐蝕。目前，應用於金屬3D打印的（de）不鏽鋼主要有（yǒu）三種： 奧氏體不鏽鋼316L、 馬氏體不鏽鋼15-5PH、 馬氏體不鏽鋼17-4PH。 奧氏體不鏽（xiù）鋼316L，具有高強度和耐腐蝕（shí）性，可在很寬的溫度範圍下降到低溫，可應用於航空航天（tiān）、石化等多種工程應用，也可以用於食品加（jiā）工和醫療等領域。 馬氏體不鏽鋼15-5PH，又稱馬氏體時效（沉澱（diàn）硬化）不鏽鋼（gāng），具有很高的強度、良好的（de）韌（rèn）性、耐腐蝕性（xìng），而且可以進一步（bù）的硬化，是無（wú）鐵素體。目前，廣泛應用於航空航天、石化、化工、食品加工、造紙（zhǐ）和金屬加工業。馬氏體不鏽鋼17-4PH，在高達315℃下仍具（jù）有高強（qiáng）度高韌性，而且耐腐蝕性超強，隨著（zhe）激光加工狀態可以帶來極佳（jiā）的延（yán）展性（xìng）。 鈦合金（jīn） 鈦合金具有耐高溫、高耐腐蝕性、高強度、低密（mì）度以及生物相（xiàng）容性等優點，在航空航天、化工、核工業、運動器材及醫療器械等領域得到了廣泛的應用。 傳統鍛造和鑄造（zào）技術製備的鈦合金件已被廣泛地應用在高新技術領（lǐng）域（yù），如美國F14、F15、F117、B2和（hé）F22軍機的用鈦比例分別（bié）為：24%、27%、25%、26%和42%，一架波（bō）音747飛機用鈦量達到42.7t。但是（shì）傳統鍛造和（hé）鑄造方法生（shēng）產大型鈦合金零件，由（yóu）於產品成本高（gāo）、工藝複雜、材料利用率低以及（jí）後續加工（gōng）困（kùn）難等不利因素，阻礙了其更為廣（guǎng）泛的應用。而金屬3D打印技術可以從根本上解決（jué）這些問題，因此該技術近年來成為一種直接製造鈦（tài）合金零件的新型技術。 TiAl6V4（TC4）是最早使用於SLM工（gōng）業生產的一種（zhǒng）合金。但是3D打印鈦零件由於鈦本身的抗塑性剪切變形能力和耐磨性（xìng）差，限製了其在高溫和腐蝕耐磨（mó）條（tiáo）件下的使用（yòng）。因此錸（Re）和（hé）鎳（Ni）被引入鈦（tài）合金（jīn）中，3D打印的Re基複合噴灌已經成功應用（yòng）於航空發動機燃燒室，工作溫度可達2200℃。 鋁合金 鋁（lǚ）合金具有優良的物（wù）理、化學和力學性（xìng）能，在許多領域獲得了廣泛的應用，但是鋁合金自身的特性（如易氧化、高反（fǎn）射性和導熱性等）增加（jiā）了選擇性激光熔化製造的難度。 目前，SLM成形（xíng）鋁合金中存在（zài）氧（yǎng）化、殘餘應力、空隙缺陷及致密（mì）度等問（wèn）題，這些（xiē）問題主要通過嚴格的保護氣氛，增加激光功率，降低掃麵速（sù）度（dù）等改善。目前，SLM成形鋁合金材料主要集中在Al-Si-Mg係合金，主要有鋁矽AlSi12和AlSi10Mg兩種。 鋁矽（guī）12，是（shì）具有良好的熱性能的輕質（zhì）增材製造金屬粉末，可（kě）應用於薄壁零件，如換熱器或其他汽車零部件，還可應（yīng）用於（yú）航空航天及航空工業級（jí）的原型及生產零部件；矽（guī）/鎂組合使（shǐ）鋁合金更具強度和硬度，使（shǐ）其適用於薄壁以及複雜的幾何形狀的零件，尤其是在具有良（liáng）好的熱性能和低重量場合（hé）中。 高溫合金（jīn） 高溫合金是指以（yǐ）鐵、鎳、鈷為（wéi）基，能在（zài）600℃以上的高溫及一定應力環境（jìng）下長期工作的一類金屬材料，其具（jù）有較高的高溫強度、良（liáng）好的抗熱腐（fǔ）蝕性和抗氧化性能以及良（liáng）好的塑性和（hé）韌性。 鐵基合金粉末 目前按合金基體種類大致可（kě）分為鐵基、鎳基和鈷基合金三大類。高溫合（hé）金主要用於（yú）高性能發動機，在現代先進的航空發動機中，高溫合金材料（liào）的使用量占發動機總質量的（de）40%～60%。 現代高性能（néng）航空發動機的發展對高溫合金的使用（yòng）溫度和性能的要求越來越高。傳（chuán）統（tǒng）的鑄錠（dìng）冶金工藝冷卻（què）速（sù）度慢，鑄錠中某些元素和（hé）第二（èr）相偏析嚴重，熱加工性能差，組織不均勻，性能不穩定。 而3D打印技術在高溫合（hé）金成形中成為解決技術瓶頸的新方法。美國航空航天局（jú）聲稱，在2014年8月22日進行的高（gāo）溫點火試驗中，通過3D打印技術製（zhì）造的火箭發動機噴嘴產生了創紀（jì）錄的9噸推力。 Inconel 718是基於鐵鎳硬化的超（chāo）合金，具有良好的耐腐（fǔ）蝕性及耐熱、拉伸、疲（pí）勞、蠕變性，適用於各（gè）種高（gāo）端應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基渦輪機等。Inconel 718合金是鎳（niè）基高溫合金中應用最早的一種，也是目前（qián）航空（kōng）發動機使用量（liàng）最多的（de）一種合金。 鈷鉻合金具（jù）有高（gāo）強度、耐腐蝕性強、良好（hǎo）的生物相容性以及無磁性的性能，主（zhǔ）要應用於外科植入物包括合金人工關節、膝關節和髖關節，同時還可（kě）用於發動機部（bù）件以（yǐ）及（jí）時裝、珠寶行業等。 鎂（měi）合金 鎂合（hé）金作為最輕的結構合金（jīn），由於其特殊的高強度和阻尼性能，在諸多應（yīng）用領域（yù）具有替代鋼和鋁合金的（de）可能。例如鎂（měi）合金在（zài）汽（qì）車以及航空器組件方麵的輕量化應用，可降低燃料使（shǐ）用量（liàng）和廢（fèi）氣排放。 鎂合金具有原位降解性，並且其楊氏模量低，強度接近人骨，有優異的生物相容性，在外科植入方（fāng）麵比傳統合金更有應用前景。 銅基合（hé）金 應用於市（shì）場的銅基合（hé）金（jīn），俗稱青銅，具有（yǒu）良好的導熱性和導電性，可以結合設計自由度，產生複雜的內部（bù）結構和冷卻通道，適合冷卻更（gèng）有效的（de）工具插（chā）入模具，如半導體器件，也可用（yòng）於微（wēi）型換熱（rè）器，具有壁薄、形狀複雜（zá）的特（tè）征。 小結 現在（zài）適用於工業用3D打印的金屬材（cái）料種類繁多，但是大部分（fèn）隻有專用的粉末材料才能滿足3D找印的工業生產要求。簡單概括，3D 打印金屬粉末除需具備良好的可塑性外，還必（bì）須滿足粉末粒徑細小、粒（lì）度（dù）分布較窄、球形度高、流動性好和（hé）鬆裝密度高等要求。 相比（bǐ）國外，國內金屬3D打印材料大部分依賴（lài）進口（kǒu），價格昂貴，這也促使國內致力於3D打印金屬材料的企業和機構自（zì）主研發金（jīn）屬（shǔ）3D打印材料。 最具代表性的可提供金屬材料及服務的（de）企業（yè）有西安鉑（bó）力特、中航邁特、無錫銀邦、上海（hǎi）材料研究所（suǒ）、上海康速（sù）金屬材料、鑫烯三維科技等企業（yè）；支持金屬3D打印的設備公司有，中航天地、武漢濱湖、廣東信達雅（yǎ）、永年激光、南京煜宸、中山漢邦、鑫精合、華曙高科、多能正光、北京隆源（yuán）、易加三維（wéi）、恒通智能、吳江中瑞、北方恒利等企業。