金（jīn）屬3D打印是屬於（yú）數字熱（rè）加工的（de）一項技術，目前製備金屬的3D打印技術主要有：選區激光熔化/燒結(SLM/SLS)、電子束選區熔化(EBSM)、激光近淨成形(LENS)等。與傳統工藝相比，金屬3D打印有直接成型，無需（xū）模具，可以實現個性化設計並製作複雜結構，高效、低消（xiāo）耗（hào）、低（dī）成本等優點。但是因為其是數（shù）字（zì）熱加工，變（biàn）形是無（wú）法消除的，變形量需要從工藝和經驗上去控製，最後還要經過數控機床等技術的（de）後期加工處理。

 

目前，金屬3D打印材料的應用領域相當廣泛，例如：石化共采購哼應用，航空航天、汽車製造、工業模具、醫療（liáo）、珠寶、輕金屬合（hé）金鑄造（zào）等領域。但是，因為（wéi）金屬3D打（dǎ）印材料本身的（de）材料屬性，其都有特定的應用領域範圍，因（yīn）此，金屬材料的選擇過程是一個權衡（héng）多（duō）個因素的過程。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，每種金屬材料都有適合自身特性的極限（xiàn）點，包括應用、功（gōng）能、穩定性、耐（nài）久性（xìng）、美觀性、經濟性都（dōu）是設計師要考慮的（de）因素。

 

現（xiàn）今，國（guó）內外金屬3D打印機采用的金屬粉末主要（yào）有：工具鋼。馬氏體鋼、不鏽鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻（gè）合金等。

 

1.工具鋼和馬氏體鋼

 

 

以工具（jù）鋼和馬氏體鋼為例，工具鋼的適用性來源於其優異的硬度、耐磨性和抗形變能力，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（zhǒng），能夠承受不確定時間的工藝條件;馬氏體鋼，以馬氏體300為例，又稱“馬氏體時效”鋼，在時效過程（chéng）中的高強度、韌性和尺（chǐ）寸穩定性都是眾所周（zhōu）知的。他們與其他鋼不同，因為他們是不含碳的，屬於金屬間化合物，通過（guò）豐富的鎳、鈷和（hé）鉬的冶金反應硬化。由於高（gāo）硬度和耐磨性，馬氏體300才適用於許多模具的應用，例如，注（zhù）塑模具、輕金屬合金鑄造、衝壓和擠壓等（děng），同時（shí），其也廣泛應用於航空（kōng）航天、高（gāo）強度機身部件和賽車零部件。

 

2.不鏽鋼

 

 

 

不鏽鋼與碳鋼（gāng）不同（tóng），目前的鉻（gè）含量（liàng）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（yòng）於金屬3D打印的不鏽鋼主要有三種：奧（ào）氏體不鏽鋼316L、馬氏（shì）體不鏽鋼15-5PH、馬氏體不鏽鋼17-4PH。奧氏體不鏽鋼316L，具有高強度和耐腐蝕性，可在很寬的溫度範（fàn）圍下降到低溫，可應用於航空航天、石化等多種工程應用，也可（kě）以用於（yú）食品加工和醫療等領（lǐng）域。馬氏（shì）體不鏽鋼15-5PH，又稱馬（mǎ）氏體時效(沉澱（diàn）硬化)不鏽鋼，具（jù）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，廣泛應用於航空航天、石化、化工、食品加工、造紙和金屬加工業（yè）。馬（mǎ）氏體不鏽鋼17-4PH，在高達315℃下仍具有高強（qiáng）度高韌性，而且耐腐蝕（shí）性超強，隨著激光加工狀態可以帶倆極佳的延展性。

 

3.合金

 

金屬3D打（dǎ）印材料應用最為廣泛的金（jīn）屬粉末合金主要有純鈦及鈦合（hé）金、鋁合金、鎳基合（hé）金、鈷鉻合金、銅基合金等（děng）。

 

1)純鈦及鈦合金

 

 

1)鈦合金

 

目前應（yīng）用（yòng）於市（shì）場的純鈦，又稱（chēng）商業純鈦，分為1級和2級粉體，2級強於（yú）1級（jí），對於大（dà）多數的應用同樣具有耐腐蝕性。因為純（chún）鈦2級具有良好的生物相容性，因（yīn）此在醫療（liáo）行業具有廣泛的應（yīng）用前景（jǐng）。鈦是鈦合金產業的關鍵。目前，應用於金屬3D打（dǎ）印的（de）鈦合（hé）金主要是鈦合金5級和鈦合金23級，因為其優異的強度和韌性，結合耐腐（fǔ）蝕、低比重（chóng）和生物相容性，所以在航空航（háng）天和汽車製造（zào）中具（jù）有非常理想的（de）應用，而（ér）且，因為強度高、模量低、耐疲勞性強，應用於（yú）生產生物醫學植入物。鈦合金23級，純度更高，是神級一樣的牙科和醫療鈦品級。

 

2)鋁（lǚ）合金

 

目前，應用於金屬（shǔ）3D打印的鋁合金（jīn）主要有鋁矽AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁（lǚ）矽12，是具有良（liáng）好的熱性能的輕（qīng）質增材製造金屬粉（fěn）末，可應用（yòng）於薄壁零件如換熱器或其他（tā）汽車零部件（jiàn），還可應（yīng）用於航空航天及航空工（gōng）業級的原型及生產零部（bù）件;矽（guī）/鎂組合使鋁合金更（gèng）具強度和硬度，使其適用於薄壁以及複雜的幾何形狀（zhuàng）的零件，尤其是在具有（yǒu）良（liáng）好的熱性能和低重量場合中（zhōng）。

 

3)鎳基合金

 

一般情況下，鎳基合金都具有良好的抗拉伸、抗疲勞和抗熱疲勞（láo）性能。目前（qián），主要（yào）有（yǒu）Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。Inconel 738具有良好的高溫蠕變斷裂（liè）強度，抗熱腐蝕性是較低鉻含量（liàng）的超（chāo）合金，可長期暴露於高達920-980℃的高溫（wēn）腐蝕性的環境中，適用於飛機發動（dòng）機、燃氣輪機。Hastelloy X在高溫下具有高強（qiáng）度和抗氧化性（xìng），在高達1200℃的環境中，也具（jù）有良（liáng）好的延展性，目前，主要應（yīng）用於航空航天技（jì）術中，例如燃氣輪（lún）機部件和燃燒區組件如過渡管、燃燒器罐、噴杆、排（pái）氣管、加力燃（rán）燒室等;而且還因為具有耐應力腐蝕開（kāi）裂的性能，應用於工業爐、石油化工及化學過程工（gōng）業中。Inconel 625在高溫約（yuē）815℃的條件下依然（rán）具有良好的（de）負載性能，而且耐腐（fǔ）蝕（shí）性強，廣（guǎng）泛應用於航空航天、化工及電力工業中（zhōng）。Inconel 713具有優異的抗熱疲勞（láo）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（piàn）。

 

Inconel 718是基於鐵鎳硬化的（de）超合（hé）金，具有良好的（de）耐腐蝕（shí）性（xìng）及耐熱、拉伸（shēn）、疲勞、蠕變性，適用於各種高端應用，例如（rú），飛機（jī）渦輪（lún）發（fā）動機和陸基渦輪機等。

 

4)鈷（gǔ）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（zhǔ）要應（yīng）用於外（wài）科植入物包括合金人工關節、膝關（guān）節和（hé）髖關（guān）節，同時其還可用於發動機（jī）部件以及時裝（zhuāng）、珠寶行業等。

 

5)青銅（tóng）粉

 

應用（yòng）於市場的銅基合（hé）金（jīn），俗稱青銅，具有（yǒu）良好（hǎo）的導熱性和導電性（xìng），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（hé）冷卻更有效的工（gōng）具**模具，如半導（dǎo）體器件，也可用於微型換熱器，具有壁薄、形狀複雜（zá）的特征。