電子束熔化(EBM)在真空環(huán)境中利用高能電子束逐層熔化金屬粉末,,其能量密度可達激光的10倍以上,,特別適合加工高熔點材料(如鈦合金,、鉭和鎳基高溫合金),。EBM的預(yù)熱溫度通常為700-1000℃,,可明顯降低殘余應(yīng)力,避免零件開裂,。例如,,GE航空采用EBM制造LEAP發(fā)動機的燃油噴嘴,將傳統(tǒng)20個零件集成為單件,,減重25%,,耐溫性能提升至1200℃。但EBM的打印精度(約100μm)低于SLM,,表面需后續(xù)機加工,。此外,真空環(huán)境可防止金屬氧化,,但設(shè)備成本和維護復(fù)雜度較高,,限制了其在中小企業(yè)的普及。金屬粉末的流動性指數(shù)(Hall Flowmeter)是評估3D打印鋪粉質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo),。舟山鈦合金粉末
靜電分級利用顆粒帶電特性分離不同粒徑的金屬粉末,,精度較振動篩提高3倍。例如,,15-53μm的Ti-6Al-4V粉經(jīng)靜電分級后,,可細分出15-25μm(用于高精度SLM)和25-53μm(用于EBM)的批次,鋪粉層厚誤差從±5μm降至±1μm,。日本Hosokawa Micron公司的Tribo靜電分選機,,每小時處理量達200kg,能耗降低30%,。該技術(shù)還可去除粉末中的非金屬雜質(zhì)(如陶瓷夾雜),,將航空級鎳粉的純度從99.95%提升至99.99%,。但設(shè)備需防爆設(shè)計,避免粉末靜電積聚引發(fā)燃爆風(fēng)險,。舟山鈦合金粉末選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)通過逐層熔化金屬粉末實現(xiàn)復(fù)雜金屬構(gòu)件的高精度成型,。
3D打印鈦合金(如Ti-6Al-4V ELI)在醫(yī)療領(lǐng)域顛覆了傳統(tǒng)植入體制造。通過CT掃描患者骨骼數(shù)據(jù),,可設(shè)計多孔結(jié)構(gòu)(孔徑300-800μm),,促進骨細胞長入,避免應(yīng)力屏蔽效應(yīng),。例如,,顱骨修復(fù)板可精細匹配患者骨缺損形狀,手術(shù)時間縮短40%,。電子束熔化(EBM)技術(shù)制造的髖關(guān)節(jié)臼杯,,表面粗糙度Ra<30μm,生物固定效果優(yōu)于機加工產(chǎn)品,。此外,,鉭金屬粉末因較好的生物相容性,被用于打印脊柱融合器,,其彈性模量接近人骨,,降低術(shù)后并發(fā)癥風(fēng)險。但金屬離子釋放問題仍需長期臨床驗證,。
納米級金屬粉末(粒徑<100nm)可實現(xiàn)超高分辨率打?。▽雍瘢?μm),用于微機電系統(tǒng)(MEMS)和醫(yī)療微型傳感器,。例如,,納米銀粉打印的柔性電路導(dǎo)電性接近塊體銀,但成本是傳統(tǒng)蝕刻工藝的3倍,。主要瓶頸是納米粉的高活性:比表面積大導(dǎo)致易氧化(如鋁粉自燃),,需通過表面包覆(如二氧化硅涂層)或惰性氣體封裝儲存。此外,,納米顆粒吸入危害大,,需配備N99級防護的封閉式打印系統(tǒng)。日本JFE鋼鐵已開發(fā)納米鐵粉的穩(wěn)定制備工藝,,未來或推動微型軸承和精密模具制造,。
等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化(PREP)通過高速旋轉(zhuǎn)金屬電極(轉(zhuǎn)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(shù)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(wèi)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(tǒng)氣霧化粉末提升30%。然而,,PREP的產(chǎn)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(fā)多電極同步霧化技術(shù),,將產(chǎn)能提升至30kg/h,但設(shè)備投資超1500萬美元,,限為高級國用領(lǐng)域,。粉末冶金技術(shù)通過壓制和燒結(jié)工藝,在汽車工業(yè)中廣闊用于生產(chǎn)強度高的齒輪和軸承,。吉林高溫合金粉末廠家
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(yīng)用于航空航天部件和醫(yī)療植入體的3D打印制造,。舟山鈦合金粉末
3D打印多孔鉭金屬植入體通過仿骨小梁結(jié)構(gòu)(孔隙率70%-80%),,彈性模量匹配人體骨骼(3-30GPa),,促進骨整合,。美國4WEB Medical的脊柱融合器采用梯度孔隙設(shè)計,術(shù)后6個月骨長入率達95%,。另一突破是鎂合金(WE43)可降解血管支架:通過調(diào)整激光功率(50-80W)控制降解速率,,6個月內(nèi)完全吸收,避免二次手術(shù),。挑戰(zhàn)在于金屬離子釋放控制:FDA要求鎂支架的氫氣釋放速率<0.01mL/cm2/day,,需表面涂覆聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)膜層,工藝復(fù)雜度增加50%,。