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。粉末冶金燒結過程中的液相形成機制對硬質合金的晶粒長大有決定性影響。重慶金屬粉末

荷蘭MX3D公司采用的

電弧增材制造（WAAM）打印出12米長不銹鋼橋梁，結構自重4.5噸，承載能力達20噸。關鍵技術包括：① 多機器人協同打印路徑規劃；② 實時變形補償算法（預彎曲0.3%）；③ 在線熱處理消除層間應力。阿聯酋的“3D打印未來大廈”項目采用鈦合金網格外骨骼，抗風荷載達250km/h，材料用量比較傳統鋼結構減少60%。但建筑規范滯后：中國2023年發布的《增材制造鋼結構技術標準》將打印件強度折減系數定為0.85，推動行業標準化。 甘肅金屬粉末價格鈦合金粉末憑借其高的強度、耐腐蝕性和生物相容性，被廣泛應用于航空航天部件和醫療植入體的3D打印制造。

微波燒結技術利用2.45GHz微波直接加熱金屬粉末，升溫速率達500℃/min，能耗為傳統燒結的30%。英國伯明翰大學采用微波燒結3D打印的316L不銹鋼生坯，致密度從92%提升至99.5%，晶粒尺寸細化至2μm，屈服強度達600MPa。該技術尤其適合難熔金屬：鎢粉經微波燒結后抗拉強度1200MPa，較常規工藝提升50%。但微波場分布不均易導致局部過熱，需通過多模腔體設計和AI溫場調控算法（精度±5℃）優化。德國FCT Systems公司推出的商用微波燒結爐，支持比較大尺寸500mm零件，已用于衛星推進器噴嘴批量生產。

冷噴涂技術以超音速（Mach 3）噴射金屬顆粒，通過塑性變形固態沉積成型，適用于熱敏感材料。美國VRC Metal Systems采用冷噴涂修復直升機變速箱齒輪，結合強度300MPa，成本較激光熔覆降低60%。NASA將冷噴涂鋁用于國際空間站外殼修補，抗微隕石撞擊性能提升3倍。挑戰包括：① 粉末需高塑性（如純銅、鋁）；② 基體表面需噴砂處理（粗糙度Ra 5μm）；③ 沉積效率50-70%。較新進展中，澳大利亞Titomic公司開發動力學冷噴涂（Kinetic Spray），沉積速率達45kg/h，可制造9米長船用螺旋槳。金屬材料微觀結構的定向調控是提升3D打印件疲勞壽命的重要研究方向。

通過原位合金化技術，3D打印可制造組分連續變化的梯度材料。例如，NASA的GRX-810合金在打印過程中梯度摻入0.5%-2%氧化釔顆粒，使高溫抗氧化性提升100倍，用于超音速燃燒室襯套。另一案例是銅-鉬梯度熱沉：銅端熱導率380W/mK，鉬端熔點2620℃，界面通過過渡層（添加0.1%釩）實現無缺陷結合。挑戰在于元素擴散控制：需在單道熔池內實現成分精確混合，激光掃描策略采用螺旋漸變路徑，能量密度從200J/mm3逐步調整至500J/mm3。德國Fraunhofer研究所已成功打印出熱膨脹系數梯度變化的衛星支架，溫差適應范圍擴展至-180℃~300℃。選擇性激光熔化（SLM）技術通過逐層熔化金屬粉末實現復雜金屬構件的高精度成型。臺州鈦合金粉末

粉末冶金鐵基材料的表面滲氮處理明著提升了零件的耐磨性和疲勞強度。重慶金屬粉末

通過納米包覆或機械融合，金屬粉末可復合陶瓷/聚合物提升性能。例如，鋁粉表面包覆10nm碳化硅，SLM成型后抗拉強度從300MPa增至450MPa，耐磨性提高3倍。銅-石墨烯復合粉末（石墨烯含量0.5wt%）打印的散熱器，熱導率從400W/mK升至580W/mK。德國Nanoval公司的復合粉末制備技術，利用高速氣流將納米顆粒嵌入基體粉末，混合均勻度達99%，已用于航天器軸承部件。但納米添加易導致激光反射率變化，需重新優化能量密度（如銅-石墨烯粉的激光功率需提高20%）。

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