3D打印（yìn）所使用的金屬粉末一般要求純淨度高、球形（xíng）度好、粒徑分布窄、氧含量（liàng）低。目前，應用於3D打（dǎ）印的金屬粉末材料主要有鈦（tài）合金、鈷鉻合金、不鏽鋼和鋁（lǚ）合金材料等，此（cǐ）外（wài）還有用於打印首飾用的金、銀（yín）等（děng）貴金屬粉末材（cái）料。3D 打印金屬粉末作為金屬零件3D 打印產業鏈最重（chóng）要的一環，也是最大的價值所（suǒ）在。

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在“2013年世界（jiè）3D 打（dǎ）印技術產業大會”上，世界3D 打印行業的權威專家對（duì）3D打印金屬粉末給予明確定義，即（jí）指尺寸（cùn）小於（yú）1mm 的金屬顆粒群。包括單一金屬粉末、合金粉末以（yǐ）及具有金屬性質的某些難熔化合物粉末（mò）。目（mù）前，3D 打印金屬粉末材料包括鈷（gǔ）鉻合金、不鏽鋼、工業鋼、青銅合金、鈦合金和鎳鋁合金等。但是3D打印金屬粉末（mò）除需具備良好的可塑性外，還必須滿足（zú）粉末粒徑細小、粒度分布較窄、球形度高、流（liú）動性好和（hé）鬆裝密度高等要（yào）求。

 

鈦合金

鈦合金具有耐高溫、高耐腐蝕性、高強度、低密度以及生物相容性（xìng）等優點，在航空航天、化（huà）工、核工業、運（yùn）動器材及（jí）醫療器械等領域得到了廣泛的（de）應用。傳統鍛造和鑄造技術製備的鈦合金件已被廣泛地應用在高新技（jì）術（shù）領域，一架波音747飛機（jī）用鈦量達到42.7t。但是（shì）傳（chuán）統鍛造和鑄造方法生產大型鈦（tài）合金零件，由（yóu）於產品成本高（gāo）、工藝複（fù）雜、材料利用（yòng）率低以及（jí）後續加（jiā）工（gōng）困難等不利因素，阻礙了其更（gèng）為廣泛的應用。而金屬3D打印技術可以從根本上解決這些（xiē）問題，因（yīn）此該技（jì）術近年來成為一種直接製造鈦合金零件的新型技術。開發新型鈦基合金是鈦合金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（dī）(近似為0.15)，抗塑性剪切變形能力和耐（nài）磨性差，因而限製了其製件在高溫和腐蝕磨損條件下的使用。

然而錸(Re)的熔點很高，一般用於超高溫和強熱震工作環境，如美國（guó） Ultramet公司采用金（jīn）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（háng）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具有磁性和良好的可（kě）塑性，因此Ni-TI合金是常用的一種形狀記憶合金。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。另外鈦合金（jīn）多孔結（jié）構人造骨的研究日益增多，日（rì）本京都（dōu）大學通過3D打印技術（shù）給（gěi）4位頸椎間盤突（tū）出患者製作出不同的人造骨並成功移（yí）植，該人造（zào）骨即為Ni-TI合金。

不鏽鋼

不鏽鋼（gāng）具有耐化學腐蝕、耐高溫和力（lì）學性能良（liáng）好等特性，由於其粉末成型性好、製備工藝簡單且成本低廉，是（shì）最（zuì）早應用於3D金屬（shǔ）打印的材料。如華中（zhōng）科技大學、南（nán）京航（háng）空航天大學、東北大學（xué）等院校（xiào）在金屬3D 打印方麵研究比較深入。現研究主要集中在降低孔隙率、增加強度以及對熔化過程的金屬（shǔ）粉末球化機製（zhì）等（děng）方麵。李瑞迪等采用不同（tóng）的工藝參數，對304L不鏽鋼粉末進行了SLM成形試（shì）驗，得出304L不（bú）鏽鋼（gāng）致密度經驗公式，並（bìng）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（chéng）中球化產生機理（lǐ）和影響球化的因素，認為在激光功率和粉末層厚一定時，適當增大掃描速度（dù）可減小球化現象，在掃描速度和粉末層厚固定時，隨著激光功率的增大，球化現象加重。Ma等（děng）通過（guò）對1Cr18Ni9Ti不鏽鋼粉末進行激（jī）光熔（róng）化，發（fā）現粉末層厚從60μm 增（zēng）加到150μm時，枝晶間距從0.5μm增加到1.5μm，最後穩定在2.0μm 左右，試樣的硬度依賴於（yú）熔化區域（yù）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工藝（yì）參數對SLM成形質量的影響（xiǎng），結（jié）果表明，粉末材料的特殊性能和工藝（yì）參數（shù）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質量的影響，工（gōng）藝參數(激光功率、掃描（miáo）速度)主要影響熔池的深度和寬度，從而決定SLM 成形件的質量。

 

高溫（wēn）合金

高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力（lì）環境下長期工作的一類金屬材料。其具有較高的高溫強度、良好的抗熱腐蝕和抗氧化性能（néng）以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、鎳基和鈷基合金3類（lèi）。高溫（wēn）合金（jīn）主要用於高性能發動機，在現代先（xiān）進的航空發動機中，高溫合（hé）金材料的使用量（liàng）占發動機總質量的（de）40%～60%。現代高性（xìng）能航空（kōng）發動機的發展對高溫合金的使用溫度和性能的要（yào）求越來越（yuè）高。傳統的鑄錠冶金工藝（yì）冷卻速度慢，鑄（zhù）錠中某些元素和第二相偏析嚴重，熱（rè）加工性能差，組織不均勻，性能不穩定。而3D打印技術在高溫合金（jīn）成形（xíng）中成為解決技術瓶頸的新方法。美國航空航天（tiān）局聲稱，在2014年（nián）8月22日進行的高溫點火試驗中，通（tōng）過3D打印（yìn）技（jì）術製造的火箭發動機噴嘴產生了創紀錄的（de）9t推（tuī）力。

 

鎂合金（jīn）

鎂（měi）合金作為最輕的結構合金，由於其特殊的高強度和阻尼性能，在諸（zhū）多應用領域鎂（měi）合金具有（yǒu）替（tì）代鋼（gāng）和鋁合金的可能。例如鎂合（hé）金在汽車以及航空器（qì）組（zǔ）件方麵（miàn）的輕量化應用，可降低（dī）燃料使用量和廢氣（qì）排放。鎂合金具有（yǒu）原位降解性並且其楊（yáng）氏模量低，強度接近人骨（gǔ），優異的生物相容性，在外科植入方麵比（bǐ）傳統（tǒng）合金更有應用前景。

3D打印技術在工（gōng）業領（lǐng）域、生物醫學領域、文化創意領域的（de）深度應用，並促進3D打（dǎ）印與航空航天、軍（jun1）工、汽車及零部件（jiàn）、工業設計、文化創意、創新教育、骨科（kē）、等大外科（kē）、康複（fù）、文物修複等傳統技術的結合（hé）。