AlSi10Mg鋁合金粉末在汽車和航天領(lǐng)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(shù)成型的散熱器,、衛(wèi)星支架等部件可減重30%-50%,。研究發(fā)現(xiàn),,添加0.5%納米Zr顆粒可細(xì)化晶粒至5μm以下,,明著提升抗拉強(qiáng)度至450MPa,。全球帶領(lǐng)企業(yè)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(yīng)性需在惰性氣體環(huán)境中處理,,粉末回收率控制在80%以上才能保證經(jīng)濟(jì)性。
NASA的“OSAM-2”任務(wù)計(jì)劃在軌打印10米長Ka波段天線,采用鋁硅合金粉末(粒徑20-45μm)和電子束技術(shù),。微重力環(huán)境下,,粉末需通過靜電吸附鋪裝(電場強(qiáng)度5kV/m),層厚控制精度±3μm,。俄羅斯Energia公司測(cè)試了真空環(huán)境下的鈦合金SLM打印,,零件孔隙率0.2%,但設(shè)備功耗高達(dá)8kW,,遠(yuǎn)超衛(wèi)星供電能力,。未來月球基地建設(shè)中,3D打印可利用月壤提取的金屬粉末(如鈦鐵礦還原成鈦粉)制造結(jié)構(gòu)件,,但月塵的高磨蝕性需開發(fā)專業(yè)用送粉系統(tǒng),,當(dāng)前試驗(yàn)中部件壽命不足100小時(shí)。金屬粉末品牌金屬注射成型(MIM)結(jié)合粉末冶金與注塑工藝,,可大批量生產(chǎn)小型精密金屬件,。
通過納米包覆或機(jī)械融合,金屬粉末可復(fù)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(qiáng)度從300MPa增至450MPa,,耐磨性提高3倍,。銅-石墨烯復(fù)合粉末(石墨烯含量0.5wt%)打印的散熱器,熱導(dǎo)率從400W/mK升至580W/mK,。德國Nanoval公司的復(fù)合粉末制備技術(shù),,利用高速氣流將納米顆粒嵌入基體粉末,混合均勻度達(dá)99%,,已用于航天器軸承部件。但納米添加易導(dǎo)致激光反射率變化,,需重新優(yōu)化能量密度(如銅-石墨烯粉的激光功率需提高20%),。
目前金屬3D打印粉末缺乏全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),,ASTM和ISO發(fā)布部分指南(如ASTM F3049-14針對(duì)鈦粉)。不同廠商的粉末氧含量(鈦粉要求<0.15%),、霍爾流速(不銹鋼粉<25s/50g)等指標(biāo)差異明顯,,導(dǎo)致跨平臺(tái)兼容性問題。歐洲“AM Power”組織正推動(dòng)粉末批次認(rèn)證體系,,要求供應(yīng)商提供完整的生命周期數(shù)據(jù)(包括回收次數(shù)和熱處理歷史),。波音與GKN Aerospace聯(lián)合制定的“BPS 7018”標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范了鎳基合金粉的衛(wèi)星粉含量(<0.3%),,成為航空供應(yīng)鏈的參考基準(zhǔn),。
鈷鉻合金(如CoCrMo)因高耐磨性,、無鎳毒性,,成為牙科冠橋、骨科關(guān)節(jié)的優(yōu)先材料,。傳統(tǒng)鑄造工藝易導(dǎo)致成分偏析,,而3D打印鈷鉻合金粉末通過逐層堆積,可實(shí)現(xiàn)個(gè)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(shù)據(jù)直接成型,,邊緣密合度<50μm,,使用壽命較傳統(tǒng)工藝延長3倍。在骨科領(lǐng)域,,某醫(yī)院采用3D打印鈷鉻合金膝關(guān)節(jié)假體,,通過多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)促進(jìn)骨長入,,術(shù)后發(fā)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(shè)備成本較高,。鎢銅復(fù)合粉末通過粉末冶金工藝制備的電觸頭,,具有優(yōu)異的耐電弧侵蝕性能。金屬粉末品牌
鎳基高溫合金粉末通過3D打印可生成耐1200℃極端環(huán)境的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室部件,。四川不銹鋼粉末合作
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(jì)多孔結(jié)構(gòu)(孔徑300-800μm),,促進(jìn)骨細(xì)胞長入,,避免應(yīng)力屏蔽效應(yīng)。例如,顱骨修復(fù)板可精細(xì)匹配患者骨缺損形狀,,手術(shù)時(shí)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(jī)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(xiǎn),。但金屬離子釋放問題仍需長期臨床驗(yàn)證,。四川不銹鋼粉末合作