近年來，3D打印技術逐漸應用於實際產品的製造，其中，金屬材料的3D打印技術發展尤其迅速。在國防領域，歐美發達國家非（fēi）常重視3D打印技術的發展，不惜投入巨資加以研究（jiū），而3D打印金屬零部件（jiàn）一直是研究和應用（yòng）的重點。 不大（dà）能打（dǎ）印模具（jù）、自行車（chē），還能打印出gun等武器，甚至能夠打印出汽車、飛機等大（dà）型設備裝備。

 

作為一種新型製造技術（shù），3D打印已展現出了十分廣闊的應用前景,而且在裝備設計與製造、裝備保障、航空航天等更多的領域展現出了強勁的發展勢頭。

 

 

1 3D打印概述  

1.1 基（jī）本（běn）概述  

3D打印技術的核心思想最（zuì）早起源19世紀末的美國，但是直（zhí）到20世紀（jì）80年代（dài）中（zhōng）期才有了雛形，1986年美國人Charles  Hull發明（míng）了第（dì）一台3D打印（yìn）機。我國是從1991 年（nián）開始研究（jiū）3D打印技術的，2000年前後，這（zhè）些工（gōng）藝開始從實（shí）驗室研究逐步（bù）向工程化、產品化方向發展（zhǎn）。當時它的名字叫快速原型技術（RP），即開發樣品之前的實（shí）物模（mó）型（xíng）。現（xiàn）在（zài）也有叫快速成型技術，增材製造。但為便於公眾（zhòng）接受，把這種新技術統稱為3D打印。  3D打印是快速成型技術的一種，它是一種以數字模型設計為基礎，運（yùn）用粉末狀金屬或樹脂等可粘合材料，通過逐層“增材”打印的方式來構造三維物體的技術。3D打印被稱作“上個世紀（jì）的思（sī）想和技術，這個世紀的市場”。而且我國在3D打（dǎ）印航空航天方麵最近還取得了（le）突破， 南極熊3D打印網報道的中國航天新突破，3D打印部件從3kg減重到（dào）600g，減重80% 

 

 

1.2 3D打印特點

1）精度高。目（mù）前3D打印設備的精度基本都可控製在0.3mm以（yǐ）下。

2）周期短。3D打印無須（xū）模具的製作過程，使得模型的生產時間大大（dà）縮短，一般幾個小時甚至（zhì）幾十（shí）分鍾（zhōng）就可以完成一個模型的打印。  

3）可實現個性化。3D打印對於打印的模型數量毫（háo）無限製，不管（guǎn）一個還是多個都（dōu）可以以相同的成本製作出來。  

4）材料的（de）多樣性。一個3D打印係（xì）統往往（wǎng）可以實現（xiàn）不同材料的打印（yìn），而（ér）這種材料的多樣性可以滿足不（bú）同領域的需要（yào）。

5）成本相對較低。雖然現在3D打印係統和3D打印材料（liào）比較貴，但如果用（yòng）來製作個性化產品，其製作成本相對就比（bǐ）較低了。 

 

 

2 金屬3D打印技術（shù）

金屬零件3D打印技術作為整個3D打印體係中最為（wéi）前沿和最有潛力的（de）技術，是先進製造技術的（de）重要發展方向。隨著科技發（fā）展及推廣應用的需求（qiú），利用快速成型直接製造金屬功能（néng）零件成為（wéi）了快速成型主要的發展方向。目前可用於直接製造金屬（shǔ）功能零件的快速（sù）成型方法（fǎ）主要有：選區激光（guāng）熔化（Selective Laser Melting，SLM）、電子束選區熔化（Electron Beam Selective Melting，EBSM）、激光近淨成形（xíng）（Laser Engineered Net Shaping，LENS）等。

 

2.1 激光工程化淨成形技（jì）術（shù）( LENS) 

LENS是一種新的快速成（chéng）形技術，它由美國Sandia國家實驗室首（shǒu）先（xiān）提出。其特點（diǎn）是（shì）: 直接製造形狀結構（gòu）複雜的金屬功能零件或模具（jù）； 可加工的金屬或合金材料範圍廣（guǎng）泛並能實現異質材料零件的（de）製造； 可方便加工熔點高、難加（jiā）工的材料。

 

  LENS是在激光熔覆技術的基礎上發展（zhǎn）起來的一種金屬零件3D打印技術。采用中、大（dà）功率激光熔化（huà）同步（bù）供給的金屬粉末，按照（zhào）預設軌（guǐ）跡（jì）逐層沉積在（zài）基板（bǎn）上，最終形成金屬零件。1999年（nián），LENS工藝獲（huò）得了美國工業界（jiè）中（zhōng）“最富創造力的25項技術”之一（yī）的稱（chēng）號。國外研究人員研究了LENS工藝製備（bèi）奧氏體不鏽鋼試件（jiàn）的硬（yìng）度分布，結果表明隨著加工層數的增加，試件（jiàn）的維（wéi）氏硬度降低。

 

國外研（yán）究人員（yuán）應用LENS工藝製備（bèi）了載重植入（rù）體（tǐ）的多孔和功能梯度結構，采用的材料為Ni、Ti等與人體具有良好相容性（xìng）的合金，製備的植入體的孔（kǒng）隙率最高能（néng）達到70%，使用壽命達到7-12年。  Krishna等人采用Ti-6Al-4V和（hé）Co-Cr-Mo合金製（zhì）備了多孔生（shēng）物植入體，並研究了植入體的力（lì）學性能，發現孔隙率為（wéi）10%時，楊氏模量達到90 GPa，當孔（kǒng）隙率為70%時，楊氏模量急劇（jù）降到2 GPa，這樣就可以（yǐ）通過改變孔隙率（lǜ），使植入體的力學（xué）性（xìng）能與生物體適配。   Zhang等製備（bèi）了網狀的 Fe 基（Fe-B-Cr-C-Mn-Mo-W-Zr）金（jīn）屬玻璃（MG）組（zǔ）件，研究發現MG的顯微硬度達到9.52 GPa。Li通過LENS工藝修複（fù）定向凝固高溫合金GTD-111。國內的薛春（chūn）芳等采用LENS工藝，獲得微觀（guān）組織、顯微（wēi）硬度和機械性（xìng）能良好的網狀的Co基高溫合金薄（báo）壁（bì）零（líng）件。費群星等采用LENS工藝成型了無變（biàn）形的Ni-Cu-Sn合金樣品。

 

 

在LENS係統（tǒng）中，同軸送粉（fěn）器（qì）包括送粉 器、送粉頭和保護氣路3部分。送粉器包括粉末料箱和粉（fěn）末定量送（sòng）給機構，粉末的流（liú）量（liàng）由步進電機（jī）的轉速決定。為使（shǐ）金屬粉末（mò）在自重作用（yòng）下增加流動性，將送粉器架（jià）設在2. 5 m的高度上（shàng）。從送粉器流出的金屬粉末經粉末分割（gē）器平均分成4份並通過軟管流入粉頭，金屬粉末從粉頭的噴嘴噴射到激光焦點的位（wèi）置完成熔化堆積過程。全部粉末路徑由保（bǎo）護氣體推（tuī）動，保護氣體將金屬粉（fěn）末與空氣隔（gé）離，從而避免金屬粉末氧化。LENS 係統同 軸送粉器（qì）結構（gòu）示意圖（tú）見圖1。 目（mù）前，快速原型（xíng）技術（shù）已經逐步趨於成熟，發達國家也將激光工程化淨成形技術作為研（yán）究的重（chóng）點，並取得了一些實質性成果。在（zài）實際應（yīng）用中，可以利用（yòng）該技術製作出（chū）功能複 合型材料，可以修複高附加值的鈦合金葉片，也可以運用到直升機、客機、導（dǎo）彈的製作中。另外，還能將該技術（shù）運用於（yú）生物植入領域，采用與人體具有相容性的Ni、Ti材質製備植入體，有效提升了空隙率，延（yán）長了植入體的使用時長。

 

 

2.2 激光選區熔化（huà）技術( SLM) 

SLM 是金屬 3D 打印領域的重要部分，其發展曆程經曆低熔點非金屬粉末燒結、低熔（róng）點包覆高熔點粉末燒（shāo）結（jié）、高（gāo）熔點（diǎn）粉（fěn）末（mò）直接熔化成形等階段。由美國德克薩斯大學奧斯汀分校（xiào）在 1986年最早申請專利，1988年研製成功了第1台SLM 設備，采用精細聚焦光斑快速熔化成30 ～51 μm 的預置粉末（mò）材料，幾乎可以直接獲（huò）得任（rèn）意形狀以及具有完全冶金結合的功能零件。致密度可達到近乎 100%，尺寸精度達 20 ～ 50 μm，表麵粗（cū）糙度達20 ～30 μm，是（shì）一種（zhǒng）極（jí）具發展前景的快速成形技術。 

 

SLM成型材料多為單一組（zǔ）分金（jīn）屬粉末，包括奧氏體不鏽（xiù）鋼（gāng）、鎳基合金、鈦基合金、鈷-鉻合金和貴重金（jīn）屬（shǔ）等。激（jī）光束快速熔化金（jīn）屬粉末並獲得連續的熔道，可以直接獲得幾（jǐ）乎任意形狀、具有（yǒu）完（wán）全（quán）冶金結（jié）合、高精（jīng）度的近乎（hū）致密金屬零件，是極具發展（zhǎn）前景的（de）金屬零件3D打印技術。其應用範（fàn）圍已（yǐ）經擴展（zhǎn）到航空航（háng）天、微電子、醫療、珠寶首飾等行業。

 

SLM工藝有多達50多個影響（xiǎng）因素（sù），對（duì） 成型效果具有（yǒu）重要影（yǐng）響的六大類：材料屬性（xìng）、激光與光（guāng）路係統、掃描特征、成型氛圍、成型幾（jǐ）何特征和設備因素。目（mù）前，國內外研究人員主要針對以上幾個影響因素進行工藝研究、應用研究，目的都是為了解決成（chéng）型過程中出（chū）現的（de）缺陷（xiàn），提高成型零件的質量。工藝研（yán）究（jiū）方（fāng）麵，SLM成型過（guò）程中重要工藝參數（shù）有激光功率、掃描速度、鋪粉層厚（hòu）、掃描間距和掃描策略等，通過（guò）組合不同的工（gōng）藝參數， 使成型質量最優。

 

 

SLM成型過程中的主要缺 陷有球化、翹曲（qǔ）變形。球化是成型過程中上下（xià）兩層熔化（huà）不充分，由於表麵張力的作用，熔化的液滴會迅速卷成（chéng）球形，從而導致球化現（xiàn）象，為了（le）避免球化，應該適當地增（zēng）大輸入（rù） 能量。翹曲變形是由於SLM成型過程中（zhōng）存在的熱應力超過（guò）材料的強度（dù），發生塑性變形引起，由（yóu）於殘餘應力的測量比較困難，目前對 SLM工藝的翹曲變（biàn）形的研究主要是采用有限元方法進行，然後通（tōng）過實驗驗證模擬結果的（de）可靠性。  SLM 技（jì）術的基本原理是: 先在計算機上利用Pro /e、UG、CATIA 等（děng）三維造型軟件設計出零件的三維實體模型，然後通（tōng）過切片軟件對該三維模型進行切片分層，得到各截麵的輪廓數據，由輪廓數據生成填充掃描路徑，設備將按照這些填（tián）充掃描線，控製激光（guāng）束（shù）選區熔化各層的金屬（shǔ）粉末材料，逐步堆疊成三維金屬零件。

 

圖 2 為其成形原理圖： 激光束開始掃描前，鋪粉裝（zhuāng）置先把（bǎ）金屬粉末平推到成形缸的基板上，激光束再按當前層的填充掃描線，選區熔化基板上（shàng）的粉末，加工出當前層，然後成形缸下降1 個層厚的距離，粉料缸上升一（yī）定厚度的距離，鋪粉裝置再在已加（jiā）工（gōng）好的當前層上鋪好金屬粉末，設備調入（rù）下一層輪廓的數據進行加工，如此層層加工，直到整個零件加工完（wán）畢。整（zhěng）個加工過程在（zài）通有惰性氣體保護的加工室中進行，以避（bì）免金屬在高溫下與其他（tā）氣體（tǐ）發（fā）生反應。  廣泛應（yīng）用激光選（xuǎn）區熔化技術的代（dài）表國家有德國、美國等。他們都開發出了不（bú）同的製造機型（xíng），甚至可以根據實（shí）際情況專門打造零件，滿足個性化的需要。利用EOSING M270設備成形的（de）金屬零件尺寸較小，將（jiāng）其應用到牙橋、牙冠的批量生產中既（jì）不會影（yǐng）響（xiǎng）人們（men）對其的使用，也不（bú）會產生不適感，且它的致密度接（jiē）近100%，精細度較好。與此同時，利用 SLM 技術生產出（chū）的鈦合金零件還能夠運用到醫學植入體（tǐ）中，促進了醫學（xué）工作的發展。

 

 

2.3 電子束選區熔化技術( EBSM) 

EBSM是采用高能電子束作為加工熱源，掃描成形可以通過操縱磁偏轉線圈進行，且電（diàn）子束具有的真空環境，還可以避（bì）免金屬粉末在（zài）液相燒結或熔化過程中被氧化。鑒於電子束具有的上述優點，瑞典 Arcam公司、清華大學、美國麻省理（lǐ）工（gōng）學院和（hé）美國 NASA 的Langley 研究中心，均（jun1）開發出了各自的電（diàn）子束（shù）快速製造係統 ，前兩家利用電子束熔（róng）化鋪在工作（zuò）台麵（miàn）上的金屬粉末，與激光選區燒結技術（shù）類似；後兩家利用（yòng）電（diàn）子束熔化金屬絲材，電子束固定不動，金屬絲材通（tōng）過（guò）送絲（sī）裝置和工（gōng）作台移動（dòng），與激光淨成形製造技術類似。 

 

EBSM技術是20世紀90年代中期發展起來的一種（zhǒng）金屬零3D打印技術，其與SLM/DMLS係統的差別主要是熱源不同，在成（chéng）型原理上基本相似。與以激光為能量源的金屬（shǔ）零件3D打印技術（shù）相比，EBSM 工藝具（jù）有能量利用率高、無反射、功率密度高、聚焦（jiāo）方便等許（xǔ）多優點。在目前3D打（dǎ）印技術的數十種方法中，EBSM技術因其能夠直接成型金屬零部件而受到人們的高度關注。

 

 

國外對EBM工藝理論研究相對較早，瑞（ruì）典的Arcam AB公（gōng）司研發了商品化的（de）EBSM設備EBM S12係列，而國內（nèi）對EBSM工藝的研究相（xiàng）對較晚。Heinl等采用（yòng）Ti6-Al4-V、Ramirez采用Cu、Murr采用Ni基和Co基高溫合（hé）金（jīn）、Hernandez等人采用TiAl製備了一係列的開放（fàng）式蜂巢結構。通過改變預設置彈性模量（liàng）E，可以獲得大（dà）小不同的（de）孔（kǒng）隙，降低結構的密度，獲得輕量化的結構。K.N.Amato等人利用（yòng）Co基高溫合金矩（jǔ）陣顆粒製備（bèi）了柱狀碳化物沉（chén）積結構。

 

Ramirez等采用Cu2O製備了新型定向微結構，發（fā）現在製備過程中，柱狀Cu2O沉澱在高純銅中（zhōng）這一現（xiàn）象。劉海濤等研究了工藝參數對電子束（shù）選區熔化工藝過程的影響，結果表明掃描線寬與電子（zǐ）束電流、加速電壓和（hé）掃（sǎo）描速（sù）度呈明顯的線性關係，通（tōng）過調節搭接率和掃描路徑可以獲得較好的層麵質量。鎖紅波等研究了EBSM製備的Ti-6Al-4V試件的硬度和拉伸強度等力學性能，結果表明成（chéng）型過程中Al元素損失明顯，低的（de）氧氣含量及Al含量有利 於塑性提高；硬度在同一層麵內和沿熔積高 度方向沒有明顯差別，均高於退火軋製板的硬度水平（píng）。 利用金屬粉末在電子束轟擊下熔（róng）化的原理，先在鋪粉平麵上鋪展一層（céng）粉末並壓實； 然後，電子束在計算機的（de）控製下按照（zhào）截麵輪廓的信息進行有選（xuǎn）擇的熔化/燒結，層層堆積，直（zhí）至整（zhěng）個零件全部熔化/燒結完成。

 

 

EBSM 技術主要有送粉、 鋪粉、 熔化 等工藝步驟，因此，在其真空（kōng）室應具備鋪送粉（fěn）機構、粉末回收（shōu）箱及（jí）成形平台。同時，還應包括電子槍係統、真空係統、電源係統和控製係統。其中，控製係統（tǒng）包括掃描控製係統（tǒng）、運（yùn）動控製係統、電源控（kòng）製（zhì）係統、真（zhēn）空控製係統和溫度檢測係統，如（rú）圖 3 所示。 瑞典 Arcam 公司製造生產的 S12 設備是電子束選區熔化技術（shù）在實際應用中的最好實例（lì）。該公司在 2003 年就開始研究該項技術，並與多種領域結合探（tàn）究。目前，EBSM技術在生物醫學中得到了大量應（yīng）用，相關單位正積極研究它在航空航天領域中的應用（yòng），美國（guó）在（zài）空間飛行器方麵（miàn）的研究（jiū）重點是飛行器和火箭發動機的結構（gòu）製（zhì）造以及月球或空間站環境下的金屬直接成形製造。 

 

 

3 3D打印材料突破是（shì）發展基礎（chǔ） 

3D打印材料是3D打印技術發展（zhǎn）的重要物質基（jī）礎，在（zài）某種程度（dù）上，材料的發（fā）展決定著3D打印能否有更（gèng）廣泛的（de）應用（yòng）。目前，3D打印材料主要包括工（gōng）程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等，除此（cǐ）之外，彩色石膏（gāo）材料、人造骨粉（fěn）、細胞生物（wù）原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得到了應用。3D打印所用的這些原材料都是專門針對3D打（dǎ）印設（shè）備和工藝而（ér）研發的，與普通的（de）塑料、石膏（gāo）、樹脂等（děng）有所區別，其（qí）形態一（yī）般有粉末（mò）狀（zhuàng）、絲狀、層（céng）片狀、液體（tǐ）狀等。通常，根據打印設備的類型及操作條件（jiàn）的不同，所使（shǐ）用的粉末狀3D打印材（cái）料的粒徑為1～100μｍ不等，而為了使粉（fěn）末保持（chí）良（liáng）好的流（liú）動性，一般要求粉（fěn）末要具有高球形度。  

 

 

3D 打印材料的研發和突破是3D打印技術推廣應用的基礎， 也是滿足打（dǎ）印的根本保證。 一是加（jiā）強材料（liào）的研製，形成完備的打印材料體係。 近幾年，3D 打（dǎ）印材料發展比較快，2013年，金屬材料打（dǎ）印（yìn）增長了（le）28%，2014年達到30%多， 約占 3D打印材料的12%， 金屬材料以鈦、鋁、鋼和鎳等（děng）合金為主，鈦合（hé）金、高溫合金、不鏽鋼、模具鋼、高強鋼、合金鋼和鋁合金（jīn）等均可作為打印材料，已經廣泛應用於裝備製造和修複再製造。  但目（mù）前還沒有一個 3D 打（dǎ）印材料（liào）體係， 現有材料還遠不能（néng）滿足 3D 打印的需求（qiú）。

 

 

用於激光立體成形的材料主要是金屬惰性材料， 下一步需要嚐試其他活潑的（de）金屬打印（yìn）材料。  傳統（tǒng）用於粉末冶金的金屬粉末尚不能完全適應3D打印的要求，且目前能運用於打印的金屬材料種類少，價格偏高。國外已出現少數幾家專供（gòng）3D打（dǎ）印的金屬粉末的公（gōng）司，如美國Sulzer Metco、瑞典的Sandvik等，但也（yě）隻能提供少數幾種常規金（jīn）屬粉末。國內材料研發相對滯後（hòu），打印粉末太貴。因為材料研發周期長，研（yán）發難度較設備大，企（qǐ）業出（chū）於利益的最大化不願進行材料研發。黃河旋（xuán）風股份有限公司是國內為數不多的從事金剛石微（wēi）粉、CBN微粉生產的企（qǐ）業。高校研究又熱衷（zhōng）於3D打印裝備及軟（ruǎn）件配套等，因此打印材料在很大程度上製約著金屬3D打（dǎ）印技術的發展及應（yīng）用。 

 

4 金屬粉末 

3D打印所使用（yòng）的金屬粉末一般要求純淨度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低（dī）。目（mù）前，應用於3D打印的金（jīn）屬（shǔ）粉末材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不鏽鋼和鋁合金材（cái）料等，此外還有（yǒu）用於打印（yìn）首（shǒu）飾用（yòng）的金、銀等貴金屬粉（fěn）末材料。 3D 打印金屬粉末作為金屬零件 3D 打印（yìn）產業鏈最重要的一環，也是最大的價值所在。

 

在“2013年世界 3D 打印技術產業大會”上，世界 3D 打印行（háng）業的權威專家對3D打印（yìn）金屬粉末給（gěi）予明確定義，即指尺寸小於 1mm 的金屬顆粒群。 包括單一金屬粉末（mò）、合金粉末以及具有金屬性質的某（mǒu）些難熔（róng）化合物粉末。目前，3D 打印金屬（shǔ）粉末材料（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（chú）需具備良好的可塑性外，還必須滿足粉末粒徑細小、粒（lì）度（dù）分布較窄、球形度高、流動性好和鬆裝密度高等要求。

 

4.1 鈦合金 

鈦合金具有耐高溫、高耐腐蝕性、高強（qiáng）度、低密（mì）度以及生物相容性等優點，在航空航天、化工、核工業、運動器材及醫療器械等領域（yù）得到了廣泛的應用。  傳統鍛（duàn）造和鑄造技術製備的鈦合金件已被廣泛（fàn）地應用在高新技術領（lǐng）域，一架波音（yīn）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，由於產品成本高、工藝複雜、材料利用率低以及後續（xù）加工（gōng）困難等不利因素，阻（zǔ）礙了（le）其更為廣泛的應（yīng）用。而金屬（shǔ）3D打印技術可以從根本（běn）上解決這些問（wèn）題，因（yīn）此該技術近年來成為（wéi）一種直（zhí）接製造鈦合金零件的新型技術（shù）。  開發新型鈦基合金是鈦合金SLM應用研究的（de）主要方向。由於鈦以及鈦合金的應變硬（yìng）化（huà）指數低（近似為0.15），抗塑性剪切變形能力和耐磨性（xìng）差，因而限製（zhì）了其製（zhì）件在高（gāo）溫和腐蝕磨損條件下的使用。

 

然（rán）而（ér）錸（Re）的熔點很高，一般用於超高溫和強熱震工作環境（jìng），如美國 Ultramet公（gōng）司采用金屬有機化學氣相沉積法（MOCVD）製備 Re基複合噴管已經成功應用於航空發動機燃燒（shāo）室，工作溫度可達2200℃。因此，Re－TI合金的製備在航（háng）空航天、核能源和電子領域具有重大意義。Ni具有磁性和良好的（de）可塑性，因（yīn）此（cǐ）Ni－TI合金是常（cháng）用的一種形狀記憶合金。合金具有（yǒu）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。另外鈦合金多孔結構人造骨（gǔ）的研究日益增多（duō），日本京都大學通過3D打印技術給4位頸椎間盤突（tū）出患者（zhě）製（zhì）作出不同的人造骨並成功移植，該人造（zào）骨即為（wéi）Ni－TI合金。

 

 

4.2 不鏽鋼  

不鏽鋼具有耐化學腐蝕、耐高溫和力學性能良好等特性（xìng），由於其粉末成型性好、製備工（gōng）藝簡（jiǎn）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（jì）大學、南京航空航天（tiān）大學、東北大學等院校（xiào）在金屬3D 打印（yìn）方麵研究比較深（shēn）入。現研究（jiū）主要集中在 降低（dī）孔隙率、增（zēng）加強度以及對熔化過程的（de）金（jīn）屬粉末球化機製等方麵。  李瑞迪等采用不同的工藝參數，對（duì）304L不鏽鋼粉末（mò）進行了SLM成形試驗，得出304L不鏽鋼（gāng）致（zhì）密度經驗公式，並總結出晶粒生長機製。

 

潘琰峰分析和探討了316L不鏽鋼成形過程中（zhōng）球化產生機（jī）理和影響球化的因（yīn）素，認為在激光功率和粉末（mò）層厚一定時，適當增大掃（sǎo）描速度可減小球（qiú）化現象（xiàng），在掃描速（sù）度和粉末層厚（hòu）固定（dìng）時（shí），隨著激光（guāng）功率的增大，球化現象加重（chóng）。Ma等通過對1Cr18Ni9Ti不鏽鋼粉末（mò）進行激光熔化，發現粉末層厚從60μｍ 增加到150μｍ時，枝晶間距從0.5μｍ增加到1.5μｍ，最後穩定在2.0μｍ 左（zuǒ）右，試樣的硬度依賴於熔化區域各向異性的微結構和晶（jīng）粒大（dà）小。薑煒采用一係（xì）列的（de）不（bú）鏽鋼粉（fěn）末，分別研究粉末特性和工藝參數對SLM成形質量的影（yǐng）響，結果表明，粉末材料的特殊性能和工藝參數對SLM 成形影響的機理主要是在於對選擇性激光成形過程當中熔池（chí）質量的影響，工（gōng）藝參數（激光（guāng）功率、掃描速度）主（zhǔ）要影響熔池的深度和寬度，從而決定SLM 成（chéng）形件的質量。

 

 

4.3 高溫合金 

高溫合金是指以（yǐ）鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高（gāo）溫及一定應力環境下長期工 作的一類金屬材料。其具有（yǒu）較高的（de）高（gāo）溫強度、良好的抗熱腐蝕和抗氧化性能以（yǐ）及良好的塑性和韌性。目（mù）前按合金基體種類大致可分為鐵基（jī）、鎳基和（hé）鈷基合金（jīn）3類。高溫合金（jīn）主要用於高性（xìng）能發動機，在現代先進的航空發動機中，高溫（wēn）合金（jīn）材料的使用量占發動機總質量的40％～60％。現代高性能航空發動機的發展（zhǎn）對高溫合金的使（shǐ）用（yòng）溫度和性能的要求越來越高。傳統的鑄錠冶金工藝冷卻速（sù）度慢，鑄錠中某些元素和第二相偏析嚴重，熱加工性（xìng）能差，組（zǔ）織不均勻（yún），性能不穩定。而3D打印技術在高溫合金（jīn）成形中成為（wéi）解決技術（shù）瓶頸的新方法。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打印技術製（zhì）造的火箭發動機噴嘴（zuǐ）產生了創紀錄的9t推力（lì）。

 

 

4.4 鎂合金 

鎂合金作為最輕的結構（gòu）合金（jīn），由於（yú）其特殊的高強度和阻尼（ní）性能，在（zài）諸多應用領域鎂合金具有替代鋼和鋁合金的可能。例如鎂合金在汽車以及航空（kōng）器組件方麵的輕（qīng）量化應（yīng）用，可降低燃料使（shǐ）用量和廢氣排放。鎂合金具有原位降解性並且其楊（yáng）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更有應用前景。

 

3D打印技術自20世紀90年代出現以來，從一開始（shǐ）高分子材料的打印逐漸聚焦到金屬粉末的打印，一大批新技術（shù）、新設備和新材料被開發應用。當前，信息（xī）技術創新（xīn）步伐不斷推進（jìn），工業生產正步入智能化、數字（zì）化的新階段。2014年德（dé）國提出“工業（yè）4.0”發展計劃，勢必引起工業領域顛覆性的改變與創新，而3D打印技術將是工業智能化發展的強大推力。金屬粉末3D 打印技術目前已取得了一定成果，但材料瓶頸勢必影響3D打印技術的推廣，3D打印技術對材料提（tí）出了更高的要求（qiú）．現適用於工業用3D打印的金屬材料種類繁多（duō），但是隻有專用的（de）粉末材料才能滿足工業生產要求。

 

3D 打印金屬材料的發展方（fāng）向主要有3個方麵：一是如何在現有使用材料的基礎上加強材料結構和屬性之（zhī）間的（de）關係研究，根據材料的性質進一步優化工藝參（cān）數，增加打（dǎ）印速度，降低孔隙（xì）率和氧含量（liàng），改善表麵質量；

二是研發新材料 使其（qí）適用於（yú）3D打印，如開發耐腐蝕、耐高溫和綜合力（lì）學性能（néng）優異（yì）的新材料；

三是修訂並完善3D打印粉體材料技術標準體係，實現金屬材料打印技術標準的製度化和常態化。 

 

快猫视频APP下载安装(上海)增材製造（zào）技（jì）術有限公司是國內（nèi）3D金屬打印粉末專業的材料供應商，公司成（chéng）立於2016.8，是（shì）一家科技創（chuàng）新型企業，專業致力於3D金屬粉末耗材（cái）開發與工藝開（kāi）發設計，為增（zēng）材製造提供材料應用技術解（jiě）決方案。

快猫视频APP下载安装(上海)增材製造技術以金屬3D打印鎳基高溫合金粉（fěn）、鈷合金（jīn）粉（fěn）、鈦合金粉（fěn）、模（mó）具鋼粉為核心，生產的球形金屬合金粉粒徑超細、高純度、低含氧量、高球形度、成分無偏析而廣泛用於（yú）航空航天、汽（qì）車電子和模具中。 

快猫视频APP下载安装(上海)增材製造技術具（jù）備完善的（de）產品研發和嚴格的粉末生產控製能力，能滿足苛刻環境中的粉末應用要求，為用戶（hù）提供高品質（zhì）的合金球形粉（fěn），加快了（le）高端球形粉國產化進程。