等離子旋轉電極霧化（PREP）通過高速旋轉金屬電極（轉速20,000 RPM）在等離子弧作用下熔化并甩出液滴，形成高純度球形粉末。該技術尤其適用于鈦、鋯等高活性金屬，粉末氧含量可控制在500ppm以下，衛星粉比例＜0.05%。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司采用PREP制備的Ti-6Al-4V粉末，平均粒徑45μm，用于波音787機翼鉸鏈部件，疲勞壽命較傳統氣霧化粉末提升30%。然而，PREP的產能限制明顯（每小時5-10kg），且電極制備成本高昂（鈦錠損耗率20%）。較新進展中，中國鋼研科技集團開發多電極同步霧化技術，將產能提升至30kg/h，但設備投資超1500萬美元，限為高級國用領域。金屬增材制造與拓撲優化算法的結合正在顛覆傳統復雜構件的設計范式。麗水模具鋼粉末品牌

金屬3D打印的主要材料——金屬粉末，其制備技術直接影響打印質量。主流工藝包括氬氣霧化法和等離子旋轉電極法（PREP）。氬氣霧化法通過高速氣流沖擊金屬液流，生成粒徑分布較寬的粉末，成本較低但易產生空心粉和衛星粉。而PREP法利用等離子電弧熔化金屬棒料，通過離心力甩出液滴形成球形粉末，其氧含量可控制在0.01%以下，球形度高達98%以上，適用于航空航天等高精度領域。例如，某企業采用PREP法生產的鈦合金粉末，其疲勞強度較傳統工藝提升20%，但設備成本是氣霧化法的3倍。云南因瓦合金粉末價格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。

聲學超材料通過3D打印的鈦合金螺旋-腔體復合結構，在500-2000Hz頻段實現聲波衰減30dB。德國寶馬集團在M系列跑車排氣系統中集成打印消音器，背壓降低20%而噪音減少5分貝。潛艇領域，梯度阻抗金屬結構可扭曲主動聲吶信號，美國海軍測試的樣機檢測距離從10km降至2km。技術難點在于多物理場耦合仿真：單個零件的聲-結構-流體耦合計算需消耗10萬CPU小時，需借助超算優化。中國商飛開發的客艙降噪面板采用鋁硅合金多孔結構，減重40%且隔聲量提升15dB，已通過適航認證。

AI算法通過生成對抗網絡（GAN）優化支撐結構設計，使支撐體積減少70%。德國通快（TRUMPF）的AI工藝鏈系統，輸入材料屬性和零件用途后，自動生成激光功率（誤差±2%）、掃描策略和后處理方案。案例：某航空鈦合金支架的AI優化參數使抗拉強度從1100MPa提升至1250MPa。此外，數字孿生技術可預測打印變形，提前補償模型：長1米的鋁合金框架經仿真預變形修正后，尺寸偏差從2mm降至0.1mm。但AI模型依賴海量數據，中小企業數據壁壘仍是主要障礙。水霧化法制備的不銹鋼粉末成本較低，但流動性遜于氣霧化工藝生產的球形粉末。

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。

鈷鉻合金粉末在齒科3D打印中廣泛應用，其耐腐蝕性優于傳統鑄造工藝。麗水模具鋼粉末品牌

AlSi10Mg鋁合金粉末在汽車和航天領域都掀起了輕量化革新。其密度為2.68g/cm3，通過電子束熔融（EBM）技術成型的散熱器、衛星支架等部件可減重30%-50%。研究發現，添加0.5%納米Zr顆粒可細化晶粒至5μm以下，明著提升抗拉強度至450MPa。全球帶領企業已推出低孔隙率（<0.2%）的改性鋁合金粉末，配合原位熱處理工藝使零件耐溫性突破200℃。但需注意鋁粉的高反應性需在惰性氣體環境中處理，粉末回收率控制在80%以上才能保證經濟性。

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