鈦合金是3D打印領域廣闊使用的金屬粉末之一,因其高的強度重量比、耐腐蝕性和生物相容性而備受青睞。通過選擇性激光熔化(SLM)技術,鈦合金粉末被逐層熔融成型,可制造復雜航空部件如渦輪葉片、發動機支架等。其致密度可達99.5%以上,力學性能接近鍛造材料。近年來,科研團隊通過優化粉末粒徑(15-45μm)和工藝參數(激光功率、掃描速度),進一步提升了零件的抗疲勞性能。此外,鈦合金在醫療植入物(如人工關節)領域的應用也推動了低氧含量(<0.1%)粉末的開發。鈦合金因其優異的比強度和生物相容性,成為骨科植入物3D打印的先選材料。上海3D打印金屬粉末
NASA“Artemis”計劃擬在月球建立3D打印基地,將要利用月壤提取的鈦、鋁粉制造居住艙,抗輻射性能較地球材料提升5倍。火星原位資源利用(ISRU)中,在赤鐵礦提取的鐵粉可通過微波燒結制造工具,減少地球補給依賴。深空探測器將搭載電子束打印機,利用小行星金屬資源實時修復船體。技術障礙包括:① 宇宙射線引發的粉末帶電;② 微重力鋪粉精度控制;③ 極端溫差(-150℃至+200℃)下的材料穩定性。預計2040年實現地外全流程金屬制造。河南高溫合金粉末品牌金屬粘結劑噴射成型技術(BJT)通過逐層粘接和后續燒結實現近凈成形制造。
3D打印鋯合金(如Zircaloy-4)燃料組件包殼,可設計內部蜂窩結構,提升耐壓性和中子經濟性。美國西屋電氣通過EBM制造的核反應堆格架,抗蠕變性能提高50%,服役溫度上限從400℃升至600℃。此外,鎢銅復合部件用于聚變堆前列壁裝甲,銅基體快速導熱,鎢層耐受等離子體侵蝕。但核用材料需通過嚴苛輻照測試:打印件的氦脆敏感性比鍛件高20%,需通過熱等靜壓(HIP)和納米氧化物彌散強化(ODS)工藝優化。中廣核已建立全球較早3D打印核級部件認證體系。
鈷鉻合金(如CoCrMo)因高耐磨性、無鎳毒性,成為牙科冠橋、骨科關節的優先材料。傳統鑄造工藝易導致成分偏析,而3D打印鈷鉻合金粉末通過逐層堆積,可實現個性化適配。例如,某品牌3D打印鈷鉻合金牙冠,通過患者口腔掃描數據直接成型,邊緣密合度<50μm,使用壽命較傳統工藝延長3倍。在骨科領域,某醫院采用3D打印鈷鉻合金膝關節假體,通過多孔結構設計促進骨長入,術后發病率從2%降至0.3%。但鈷鉻合金粉末硬度高(HRC 35-40),需采用高功率激光器(≥500W)才能完全熔化,設備成本較高。梯度金屬材料的3D打印實現了單一構件不同區域力學性能的定制化分布。
粘結劑噴射(Binder Jetting)通過噴墨頭選擇性沉積粘結劑,逐層固化金屬粉末,生坯經脫脂(去除90%以上有機物)和燒結后致密化。其打印速度是SLM的10倍,且無需支撐結構,適合批量生產小型零件(如齒輪、齒科冠橋)。Desktop Metal的“Studio System”使用420不銹鋼粉,燒結后密度達97%,成本為激光熔融的1/5。但該技術對粉末粒徑要求嚴苛(需<25μm),且燒結收縮率高達20%,需通過數字補償算法預先調整模型尺寸。惠普(HP)推出的Metal Jet系統已用于生產數百萬個不銹鋼剃須刀片,良品率超99%。316L不銹鋼粉末在激光粉末床熔融(LPBF)過程中易產生匙孔效應影響表面質量。廣西3D打印金屬粉末咨詢
鋁合金AlSi10Mg粉末因其輕量化特性和優異熱傳導性能,成為汽車輕量化部件和散熱器的理想打印材料。上海3D打印金屬粉末
國際標準對金屬3D打印粉末提出新的嚴格要求。ASTM F3049標準規定,鈦合金粉末氧含量需≤0.013%,球形度≥98%,粒徑分布D10/D90≤2.5;ISO/ASTM 52900標準則要求打印件內部孔隙率≤0.2%,致密度≥99.5%。例如,某企業在通過ISO 13485醫療認證,其鈷鉻合金粉末的雜質元素(Fe、Ni、Mn)總和低于0.05%,符合植入物長期穩定性要求。在航空航天領域中,某型號發動機葉片需通過NADCAP熱處理認證,確保3D打印件在650℃高溫下抗蠕變性能達標。上海3D打印金屬粉末