金屬3D打印是屬於數字（zì）熱加工（gōng）的一項技術，目（mù）前製備（bèi）金屬的3D打印技術主要有：選區激（jī）光熔化/燒結(SLM/SLS)、電子束選區熔化(EBSM)、激光（guāng）近淨成形(LENS)等。與傳統工（gōng）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（gòu），高效、低消耗、低成本等（děng）優點。但是因為其（qí）是數字（zì）熱加工，變形是無法消除的，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、珠寶、輕金屬合金鑄造等領（lǐng）域。但是，因為金屬3D打（dǎ）印材料本身的材料屬性，其都有特定的應用（yòng）領（lǐng）域範圍，因（yīn）此，金屬材料的選擇過程是一個權（quán）衡多（duō）個因素（sù）的過程。而（ér）且，3D打（dǎ）印金屬不能僅僅憑借金屬3D打（dǎ）印機的參數來衡定，每種金屬材料都（dōu）有適合自身特（tè）性的極限點，包括應用、功能、穩定性、耐久性、美觀性、經濟性都是設計師要考慮的（de）因素。

 

現今，國內外金（jīn）屬3D打印機采用的金屬粉末主要有：工（gōng）具鋼。馬氏（shì）體鋼、不鏽鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金（jīn）、鎳基（jī）合金、銅基合金、鈷鉻合金等（děng）。

 

1.工（gōng）具鋼和馬氏體鋼

 

 

以工具鋼和馬氏體鋼為例，工具鋼的適用性來源於其優異的硬度、耐（nài）磨性和抗形變（biàn）能力，以及在高溫下（xià）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（tiáo）件;馬氏（shì）體鋼，以馬氏體300為例，又稱“馬氏體時效”鋼，在時效過程中的高強度（dù）、韌性（xìng）和（hé）尺寸穩定（dìng）性都是眾所周知的。他們與其他鋼不同，因為他們（men）是不（bú）含碳的，屬於金（jīn）屬間化合物，通過豐富的（de）鎳、鈷和鉬的冶金反應硬化。由於高硬度和耐磨（mó）性，馬氏體300才適用於許多模具的應（yīng）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（yòng）於航空航（háng）天（tiān）、高強度機（jī）身部件和賽車零部（bù）件。

 

2.不鏽鋼

 

 

 

不鏽（xiù）鋼與碳鋼不同，目前的鉻含量不（bú）同，10.5%鉻含量（liàng）最低的鋼合金，不鏽鋼不容易生鏽腐蝕。目前，應用於（yú）金屬3D打印的（de）不鏽鋼主要有三種：奧氏體（tǐ）不鏽鋼316L、馬氏體不鏽鋼15-5PH、馬氏體不鏽鋼17-4PH。奧氏體不鏽鋼316L，具有高強度和耐腐蝕性，可在很寬的溫度範圍下降到低溫，可應用於航空航天、石化（huà）等多種工程應用（yòng），也可以（yǐ）用於食品加工和醫療等領域。馬氏體不鏽（xiù）鋼15-5PH，又稱馬氏體（tǐ）時效(沉澱（diàn）硬化)不鏽鋼，具有很高的強度、良好的韌（rèn）性、耐腐蝕性，而且可以進一步的（de）硬（yìng）化，是（shì）無（wú）鐵素體。目前，廣泛（fàn）應用於航空航天、石化、化工、食品加工、造紙和金屬加工業。馬氏（shì）體（tǐ）不鏽鋼17-4PH，在高達315℃下仍具有高強度高韌性，而且耐腐蝕性超強，隨著激光加工狀態可以帶倆極佳的延（yán）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（jīn）主要有純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻（gè）合金、銅基合（hé）金等。

 

1)純鈦及鈦合金

 

 

1)鈦合金

 

目（mù）前（qián）應用於市場的純鈦，又（yòu）稱商業純鈦（tài），分為1級和2級粉（fěn）體，2級強於1級，對於大多數（shù）的應用同樣具有耐腐蝕（shí）性。因為（wéi）純鈦2級具有良好的生物相（xiàng）容性，因此在醫療行業具有（yǒu）廣泛的應用前景。鈦是鈦合（hé）金產業的關鍵。目前，應用於金屬3D打（dǎ）印的鈦合金主要是鈦合金5級和鈦合金23級，因為其優異的（de）強度和韌性，結合耐腐蝕、低比重和生物相容性，所以在航空航（háng）天和汽車製造中具有非常理想的應用，而且，因為強度高、模量低、耐疲勞性強，應用於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（kē）和醫療鈦品級。

 

2)鋁合金

 

目前，應用（yòng）於金屬3D打印的鋁合金主要有鋁矽AlSi12和AlSi10Mg兩種（zhǒng）。鋁矽12，是具有良好的熱性能的輕質增材製造金屬粉（fěn）末，可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（háng）天及航空工業級的原型及生產（chǎn）零部件;矽/鎂組合（hé）使鋁合金更具（jù）強度（dù）和硬度，使其適用（yòng）於薄壁以及複雜的幾何形狀的零（líng）件，尤（yóu）其是在（zài）具有良好的熱性能（néng）和低重量場合（hé）中。

 

3)鎳基合金

 

一般情況下，鎳基合金都具（jù）有（yǒu）良（liáng）好的抗拉（lā）伸、抗疲勞和（hé）抗（kàng）熱疲勞性能。目前，主要有Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。Inconel 738具有良好（hǎo）的高溫蠕變斷裂強度，抗熱腐蝕（shí）性是（shì）較低鉻含量的超合金，可長期暴露於高達920-980℃的高溫腐蝕性（xìng）的環境中，適用於飛（fēi）機（jī）發（fā）動機、燃氣輪機。Hastelloy X在高（gāo）溫下具有高強度和抗氧化（huà）性，在高達（dá）1200℃的環境中，也具有良（liáng）好的延展（zhǎn）性，目前，主要應用於航（háng）空航天技術中，例如燃氣（qì）輪機部件和燃燒區組件如過渡管、燃燒器罐、噴杆、排氣管、加力燃燒室等;而且還因為具有耐應力腐蝕開裂的性能，應（yīng）用於工業爐、石油化工（gōng）及化學過程（chéng）工業中。Inconel 625在高溫約815℃的條件下依然具有良好的負載性能，而且耐（nài）腐蝕（shí）性強，廣泛應用於航（háng）空航天（tiān）、化工及（jí）電力工業中。Inconel 713具有優異（yì）的抗熱疲勞性（xìng）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是基於鐵鎳硬化的超合金，具有良好的耐腐蝕性（xìng）及耐熱、拉伸、疲（pí）勞、蠕變性，適用於各種高端應用，例如，飛機渦輪發動機和陸基渦輪機等。

 

4)鈷鉻合金

 

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

 

5)青銅粉

 

應用於市場的銅基合金，俗稱青銅，具有良（liáng）好的導熱（rè）性和導電性，可以結合設計自由度，產生複（fù）雜的內部結構和冷卻通道，適合冷卻更有效的工具**模具，如半導體器件（jiàn），也（yě）可用（yòng）於微型換熱器，具有壁薄、形狀複雜的特征（zhēng）。