遼寧冶金鈦合金粉末合作

將MOF材料（如ZIF-8）與金屬粉末復(fù)合，可賦予3D打印件多功能特性。美國西北大學(xué)團(tuán)隊(duì)在316L不銹鋼粉末表面生長2μm厚MOF層，打印的化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)壁比表面積提升至1200m2/g，催化效率較傳統(tǒng)材質(zhì)提高4倍。在儲(chǔ)氫領(lǐng)域，鈦合金-MOF復(fù)合結(jié)構(gòu)通過SLM打印形成微米級(jí)孔道（孔徑0.5-2μm），在30bar壓力下儲(chǔ)氫密度達(dá)4.5wt%，超越多數(shù)固態(tài)儲(chǔ)氫材料。挑戰(zhàn)在于MOF的熱分解溫度（通常<400℃）與金屬打印高溫環(huán)境不兼容，需采用冷噴涂技術(shù)后沉積MOF層，界面結(jié)合強(qiáng)度需≥50MPa以實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。金屬粉末的循環(huán)利用技術(shù)可降低3D打印成本30%以上。遼寧冶金鈦合金粉末合作

金屬3D打印技術(shù)正推動(dòng)汽車行業(yè)向輕量化與高性能轉(zhuǎn)型。例如，寶馬集團(tuán)采用鋁合金粉末（如AlSi10Mg）打印的剎車卡鉗，通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)將重量減少30%，同時(shí)保持抗拉強(qiáng)度達(dá)330MPa。這類部件內(nèi)部可集成仿生蜂窩結(jié)構(gòu)，提升散熱效率20%以上。然而，汽車量產(chǎn)對(duì)打印速度提出更高要求，傳統(tǒng)SLM技術(shù)每小時(shí)能打印10-20cm3材料，難以滿足需求。為此，惠普開發(fā)的多射流熔融（MJF）技術(shù)將打印速度提升至傳統(tǒng)SLM的10倍，但其金屬粉末需包裹尼龍粘接劑，后續(xù)脫脂燒結(jié)工藝復(fù)雜。未來，結(jié)合AI的實(shí)時(shí)熔池監(jiān)控系統(tǒng)有望進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)，將金屬打印成本降至$50/kg以下，加速其在新能源汽車電池支架、電機(jī)殼體等領(lǐng)域的普及。重慶3D打印金屬鈦合金粉末合作氣霧化法是生產(chǎn)高球形度金屬粉末的主流工藝。

國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）的鎢質(zhì)第“一”壁需承受14MeV中子輻照與10MW/m2熱流。傳統(tǒng)鎢塊無法加工冷卻流道，而3D打印的鎢-銅梯度材料（W-10Cu至W-30Cu過渡層）通過EBM技術(shù)實(shí)現(xiàn)，熱疲勞壽命達(dá)5000次循環(huán)（較均質(zhì)鎢提升5倍）。關(guān)鍵技術(shù)包括：① 中子輻照模擬驗(yàn)證（在JET托卡馬克中測(cè)試）；② 界面擴(kuò)散阻擋層（0.1μm TaC涂層）抑制銅滲透；③ 氦冷卻通道拓?fù)鋬?yōu)化（壓降降低30%）。但鎢粉的高成本（$500/kg）與打印缺陷（孔隙率需<0.1%）仍是量產(chǎn)瓶頸，需開發(fā)粉末等離子球化再生技術(shù)。

鎂合金（如WE43）和鐵基合金的3D打印植入體，可在人體內(nèi)逐步降解，避免二次手術(shù)取出。韓國浦項(xiàng)工科大學(xué)打印的Mg-Zn-Ca多孔骨釘，通過調(diào)控孔徑（300-500μm）和磷酸鈣涂層厚度，將降解速率從每月1.2mm降至0.3mm，與骨愈合速度匹配。但鎂的劇烈放氫反應(yīng)易引發(fā)組織炎癥，需在粉末中添加1-2%的稀土元素（如釹）抑制腐蝕。另一突破是鐵基支架的磁性引導(dǎo)降解——復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)在Fe-Mn合金中嵌入四氧化三鐵納米顆粒，通過外部磁場(chǎng)加速局部離子釋放，實(shí)現(xiàn)降解周期從24個(gè)月縮短至6-12個(gè)月的可編程控制。此類材料已進(jìn)入動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，但長期生物安全性仍需驗(yàn)證。納米鈦合金粉末的引入可細(xì)化打印件晶粒尺寸，明顯提升材料的抗蠕變性能。

太空探索中，3D打印技術(shù)正從“地球制造”轉(zhuǎn)向“地外資源利用”。NASA的“月球熔爐”計(jì)劃提出利用月壤中的鈦鐵礦（FeTiO?）與氫還原技術(shù)，原位提取鈦、鐵等金屬元素，并通過激光燒結(jié)制成結(jié)構(gòu)件。實(shí)驗(yàn)表明，月壤模擬物經(jīng)1600℃熔融后可打印出抗壓強(qiáng)度超20MPa的墻體模塊，密度為地球鋁合金的60%。歐洲航天局（ESA）則開發(fā)了太陽能聚焦系統(tǒng)，直接在月球表面熔化月壤粉末，逐層建造輻射屏蔽層，減少宇航員暴露于宇宙射線的風(fēng)險(xiǎn)。但挑戰(zhàn)在于月壤的高硅含量（約45%）導(dǎo)致打印件脆性明顯，需添加2-3%的粘結(jié)劑（如聚乙烯醇）提升韌性。未來，結(jié)合機(jī)器人自主采礦與打印的閉環(huán)系統(tǒng)，或使月球基地建設(shè)成本降低70%。

金屬3D打印技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化體系仍在逐步完善中。遼寧冶金鈦合金粉末合作

金屬粉末是3D打印的“墨水”，其質(zhì)量直接決定成品的機(jī)械性能和表面精度。目前主流制備工藝包括氣霧化（GA）、等離子旋轉(zhuǎn)電極（PREP）和等離子霧化（PA）。以氣霧化為例，熔融金屬液流在高壓惰性氣體沖擊下破碎成微小液滴，冷卻后形成球形粉末，粒徑范圍通常為15-53μm。研究表明，粉末的氧含量需控制在0.1%以下，否則會(huì)引發(fā)打印過程中微裂紋和孔隙缺陷。例如，316L不銹鋼粉末若氧含量超標(biāo)，其拉伸強(qiáng)度可能下降20%。此外，粉末的流動(dòng)性（通過霍爾流速計(jì)測(cè)量）和松裝密度也需嚴(yán)格匹配打印設(shè)備的鋪粉參數(shù)。近年來，納米級(jí)金屬粉末的研發(fā)成為熱點(diǎn)，其高比表面積可加速燒結(jié)過程，但需解決易團(tuán)聚和存儲(chǔ)安全性問題。遼寧冶金鈦合金粉末合作