近年來，3D打印技術逐漸應用於實際產品的製造，其中，金（jīn）屬材料的3D打印（yìn）技術發展尤其迅速。在國防領域，歐美發（fā）達（dá）國家非常重視3D打印技術的發展（zhǎn），不惜投入巨資加以研究，而3D打印金屬零部（bù）件一直是研究和應用的重點。 不（bú）大能（néng）打印模具、自行車，還能（néng）打印出gun等（děng）武器，甚（shèn）至能夠打印出汽車、飛機等大型設備裝備。

 

作（zuò）為一種新型製造技術，3D打印已展現（xiàn）出了十分廣闊（kuò）的應用前景,而且在裝備設計與製造、裝（zhuāng）備保障、航空航天等更多的領域展現出了強勁的（de）發展勢頭（tóu）。

 

 

1 3D打印概述  

1.1 基本概（gài）述  

3D打印技術（shù）的核心思想最早起源19世紀末的美國，但是直到20世紀80年代中期才有了雛形，1986年美國人Charles  Hull發明了第一台3D打印機。我國是從1991 年開始研究3D打印技術的，2000年前後，這些（xiē）工藝開始從實驗室（shì）研究逐步向工程化、產（chǎn）品化方向發展（zhǎn）。當時它的名字叫快速原型技（jì）術（RP），即開發樣品之前的實物模型。現在也有叫（jiào）快速成型技術，增材製造。但為便於公眾接受，把這種（zhǒng）新技術統稱為3D打印。  3D打印是快速（sù）成型技術的一種，它是（shì）一種以數字模型設計為基礎，運（yùn）用（yòng）粉末狀金屬（shǔ）或樹脂（zhī）等可粘合（hé）材料，通過逐層“增材”打印（yìn）的方式來構造三維物體的技（jì）術。3D打印被稱作“上個世紀的（de）思想和技術，這（zhè）個世（shì）紀的市場”。而且我（wǒ）國在3D打印航空航天方麵最近還（hái）取得了突破， 南極熊3D打印網報道的中國航天（tiān）新（xīn）突破，3D打印部件從3kg減重到600g，減重（chóng）80% 

 

 

1.2 3D打印特點

1）精度高。目前3D打印設備（bèi）的精度（dù）基本都可控製在0.3mm以下。

2）周期短。3D打印無須模具（jù）的（de）製（zhì）作過程，使得模（mó）型的生產時間大大縮短，一般幾個小時甚至幾十分鍾就可以（yǐ）完（wán）成一個模型的打印。  

3）可（kě）實現（xiàn）個性化。3D打印對於打印的模型數量毫（háo）無限製，不管一個還是多個都可以以相（xiàng）同的成本製作出來。  

4）材料的多樣性。一個3D打印係統往（wǎng）往可以實（shí）現不同（tóng）材料的打印，而這種材料的多樣性可以（yǐ）滿（mǎn）足（zú）不同領域的需要。

5）成（chéng）本相對較低。雖然現在3D打印（yìn）係（xì）統和3D打印材（cái）料（liào）比較貴，但如果用來製作個性化產（chǎn）品，其製作成本相對就比較低了。 

 

 

2 金屬3D打印技術

金（jīn）屬零件（jiàn）3D打印技術作為整個3D打印體係中最為前（qián）沿和最有潛力的技術，是先（xiān）進製造技術（shù）的重要發展方向。隨著科技發展及推廣應用的需（xū）求（qiú），利用快（kuài）速成型直接製造金屬（shǔ）功能零件成為了（le）快速成（chéng）型主（zhǔ）要的發展方向。目（mù）前可用於直接製造金（jīn）屬功能（néng）零件的快速成型方法主要有：選（xuǎn）區激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）、電子束選區熔化（Electron Beam Selective Melting，EBSM）、激光近淨成形（Laser Engineered Net Shaping，LENS）等。

 

2.1 激光（guāng）工程化淨（jìng）成形技術( LENS) 

LENS是（shì）一種新的快（kuài）速成形技術，它由美國Sandia國家實驗室首先提出。其（qí）特點是: 直接製造形狀結構（gòu）複雜的金屬（shǔ）功能零件或模具； 可加工的（de）金屬或（huò）合金材料範圍廣泛並能實現異質材料零（líng）件的製（zhì）造； 可方便加工熔點高、難加工的材料。

 

  LENS是在激光熔覆技（jì）術的基礎上發展起來的一種金屬零（líng）件3D打印技術。采用中、大功率激光熔化同（tóng）步供給的金屬粉末，按照預設軌（guǐ）跡逐層沉積在基板上（shàng），最終形成金屬零件。1999年，LENS工藝獲（huò）得了美國（guó）工業界中“最富（fù）創造力的25項技術”之一的稱號。國外研究人員研究（jiū）了（le）LENS工藝製備（bèi）奧氏體不鏽鋼試件的硬度分布，結果表明（míng）隨（suí）著加（jiā）工層數的增加，試件的（de）維氏硬度降低。

 

國外研究人員應用LENS工藝製備了載重植入體的多（duō）孔和功（gōng）能梯度結構，采用的（de）材料為Ni、Ti等與人體具有良好相容性的合金，製備的植入體的孔隙率最高能達到70%，使用壽命達到7-12年（nián）。  Krishna等人采用Ti-6Al-4V和（hé）Co-Cr-Mo合金製備了多孔（kǒng）生物植入體（tǐ），並研究了植入體的力學（xué）性能，發現孔隙率為10%時，楊氏模量達到90 GPa，當孔隙率為70%時，楊氏模量（liàng）急劇降到2 GPa，這樣就可以通過改變孔隙率，使植入體的力（lì）學（xué）性能與生（shēng）物體適配。   Zhang等製備了網狀的 Fe 基（Fe-B-Cr-C-Mn-Mo-W-Zr）金（jīn）屬玻璃（MG）組件，研究發現MG的顯微硬度（dù）達到9.52 GPa。Li通過LENS工藝修（xiū）複定向凝固高（gāo）溫合金GTD-111。國（guó）內的薛春芳等采用LENS工藝，獲得（dé）微觀組織、顯微硬度和機械性能良好的（de）網狀的Co基高溫合金薄（báo）壁零件。費（fèi）群星等采用LENS工藝成型了（le）無變形的Ni-Cu-Sn合金樣品。

 

 

在LENS係統中，同（tóng）軸送粉器包括（kuò）送（sòng）粉 器、送粉（fěn）頭和（hé）保護氣路3部分。送粉器包括（kuò）粉末料箱和粉末定量送給機構，粉末的流量由步進電機的轉速決定。為使金屬（shǔ）粉末在自（zì）重作用下增加流動性，將送粉器架設在2. 5 m的高度上。從送粉器（qì）流出（chū）的金屬（shǔ）粉末（mò）經粉末（mò）分割器平均分成4份並通（tōng）過軟管流入粉頭，金屬粉末從粉頭的噴嘴噴射到激光焦點的位置完成熔化堆積過程。全部粉末路徑（jìng）由保護氣體推動，保護氣體將金屬（shǔ）粉末與空（kōng）氣隔離，從而避免金屬粉末氧化。LENS 係（xì）統同 軸送粉器結構示意圖見圖1。 目前，快速原型技術已（yǐ）經逐步趨於成熟，發達（dá）國家也將激光工程化淨成形技（jì）術作為研究的重點，並取得了一些實質性成果。在實際應用中，可以（yǐ）利用該技術製作出功能複 合型材（cái）料，可以（yǐ）修複高附加值的鈦合金（jīn）葉片（piàn），也（yě）可以運用到直升機、客機、導彈的製作中。另外，還能將該技術運用於生（shēng）物植入領域，采用與人體具有相容性的Ni、Ti材質製備（bèi）植入體，有效提升了空隙率，延長了植入體的使用時長。

 

 

2.2 激光選區熔化技術( SLM) 

SLM 是金屬 3D 打印領域的重要部分，其發展曆程經曆低熔點非金屬粉末燒結、低熔點包覆高熔點（diǎn）粉末燒結、高熔（róng）點粉末直接熔（róng）化成形等階段。由美國德克薩斯大學奧斯汀分校在 1986年最早申請專利，1988年研製成功了第1台SLM 設備，采用精細聚焦光斑（bān）快速熔化成30 ～51 μm 的預置粉（fěn）末材料，幾乎可以直（zhí）接獲得任意形狀以及具有完全冶金結合的功能零件。致密度可達到近乎 100%，尺寸精度達 20 ～ 50 μm，表麵（miàn）粗（cū）糙度達20 ～30 μm，是一種（zhǒng）極具發展前景的快速成形技術。 

 

SLM成型材料多（duō）為單一組分金屬粉末，包括奧氏體不鏽鋼、鎳基合（hé）金（jīn）、鈦基合金、鈷-鉻合（hé）金和貴重金屬等。激光束快速熔化金屬粉末並獲得連續的熔道，可以直接獲得幾乎任（rèn）意形（xíng）狀、具有完全冶金（jīn）結合、高精（jīng）度的近乎致密金屬零件，是（shì）極具發展前景的金（jīn）屬零件3D打印技術。其應用範圍已經擴展到航空航天、微電子、醫療、珠寶首飾等（děng）行業。

 

SLM工藝有多達50多個影響因素，對 成型效果具有重要影響（xiǎng）的（de）六大（dà）類：材料屬性、激光與（yǔ）光路係統、掃描特征、成型氛（fēn）圍、成型幾何（hé）特征和設備因素。目前，國內（nèi）外研究人員主要針對以上幾個影響因素進行工藝研究（jiū）、應用研究，目的都是（shì）為了解決成型過程中出現的缺陷，提高（gāo）成型零件的質量（liàng）。工藝研（yán）究方麵，SLM成型過程中（zhōng）重要工藝參數有激光功率、掃描速度、鋪粉層厚、掃描間距和掃描策略（luè）等，通過組合不同的（de）工藝參數， 使成型質（zhì）量最優（yōu）。

 

 

SLM成型過程中的主要缺 陷有球化、翹曲變形。球化是成型過程中上下兩層熔化不充分，由於表麵張力的作用，熔化的液滴會迅速卷成（chéng）球形，從而導致球化現象，為（wéi）了避免球化，應該適當地增大輸入 能量。翹曲變形是由於（yú）SLM成型過程中存在的熱應力（lì）超過材料的（de）強度（dù），發生（shēng）塑性變形引起，由於殘餘應力的測量（liàng）比較困難，目前對 SLM工藝（yì）的翹曲變形的研究主要是采用有限元方法進（jìn）行，然後通過實驗驗證模擬結果的可靠性。  SLM 技（jì）術的基本原理是: 先在計算（suàn）機上利用Pro /e、UG、CATIA 等三（sān）維造型軟（ruǎn）件設計（jì）出零件的三維實體模型，然（rán）後通（tōng）過切片軟件對該三（sān）維模型進行切片分層，得到各截麵的輪廓數據，由輪廓數據生（shēng）成填充掃描路徑，設備將（jiāng）按照（zhào）這些填充掃描線，控製激光（guāng）束選區熔化各層的金屬粉末材料（liào），逐步堆疊成（chéng）三維金屬零件。

 

圖 2 為（wéi）其成形原理圖： 激光束開始掃描前，鋪（pù）粉裝置先把金屬粉末平推到成形缸的基板上，激光束（shù）再按當前層的填充掃描線，選區熔化基板上的粉末，加（jiā）工出當前層，然後成形缸下降1 個層厚的距（jù）離，粉料缸上升一定（dìng）厚度的距離，鋪粉裝（zhuāng）置再在已加工好的當前層上鋪好金屬粉末，設備調入下一層輪廓的數據進行加（jiā）工，如此層層加工，直到整個（gè）零件加工（gōng）完畢。整個加工過程（chéng）在通有（yǒu）惰性氣體保護的加工室中進行，以避免金屬在高溫下與其他氣體發生反應（yīng）。  廣泛應用激光選（xuǎn）區熔化技術的代表（biǎo）國家有德國、美國等。他們都開發出了不（bú）同（tóng）的製造機型，甚至可以根據實際（jì）情況專門打造零件，滿足個性化的需（xū）要（yào）。利用EOSING M270設備成（chéng）形的金屬零件尺寸較小，將其應用到牙橋（qiáo）、牙冠的批量生產中既不（bú）會影響人們對其的使用，也不會產生不適感，且它的致密度（dù）接近100%，精細度較（jiào）好。與此同時，利用 SLM 技術（shù）生產出的（de）鈦合金零件還能夠運用到醫（yī）學植入體中，促（cù）進（jìn）了醫學工作的發展。

 

 

2.3 電子束（shù）選區熔化技術( EBSM) 

EBSM是采用高能電（diàn）子（zǐ）束作為（wéi）加工熱源，掃（sǎo）描成形可（kě）以通過操縱磁（cí）偏轉（zhuǎn）線（xiàn）圈進行，且電子束具有的真空（kōng）環境，還可以避（bì）免金屬粉末（mò）在液相燒結或熔化過（guò）程中被氧化。鑒於電子束具有的上（shàng）述優點，瑞典 Arcam公司、清華大學、美（měi）國麻省（shěng）理工學（xué）院和美國 NASA 的Langley 研究中心，均開（kāi）發出了各自的電子束快速製造係統 ，前（qián）兩家利用電子束熔化鋪在工作台（tái）麵上的金屬粉末，與激光選區燒結技術類似；後兩家利用電子束（shù）熔化（huà）金屬絲材，電子（zǐ）束固定不動，金屬絲材通過送絲裝（zhuāng）置和工作台移動，與激光淨成形製造技術類似。 

 

EBSM技術是20世紀90年代中期發展起來的一種金屬（shǔ）零3D打印技術，其與SLM/DMLS係統的差別主要是熱源（yuán）不同，在成型原理上基本相似。與以激光（guāng）為能量源的金屬（shǔ）零件3D打印（yìn）技術相比，EBSM 工藝具有能量利用率高（gāo）、無反射、功率密（mì）度高、聚焦方便等許多（duō）優點。在目前3D打印技術的數十種方法中，EBSM技術因其能夠直接成型金屬零部件而受（shòu）到人們（men）的高度關（guān）注。

 

 

國外對EBM工藝理（lǐ）論研究（jiū）相對較早，瑞（ruì）典的Arcam AB公（gōng）司研發了商品化的EBSM設備EBM S12係列（liè），而國內對EBSM工藝的研究（jiū）相對較晚。Heinl等（děng）采用Ti6-Al4-V、Ramirez采用Cu、Murr采用Ni基和Co基高溫（wēn）合金、Hernandez等人采用（yòng）TiAl製備了（le）一係列的開放式蜂巢結構。通過改（gǎi）變（biàn）預（yù）設置彈性模量（liàng）E，可以獲得（dé）大小不同的孔隙，降低結構的密度（dù），獲得輕量（liàng）化（huà）的結構。K.N.Amato等人利用Co基高溫（wēn）合金矩（jǔ）陣顆（kē）粒（lì）製備了柱狀（zhuàng）碳化物沉積結構（gòu）。

 

Ramirez等采用Cu2O製備了新型定向微結構，發現在製備過程中，柱狀Cu2O沉澱在高（gāo）純銅中（zhōng）這一現象（xiàng）。劉海（hǎi）濤等研究了工（gōng）藝（yì）參數對電子束選區熔化工藝過程的（de）影響，結果表明掃描線寬與電子束電（diàn）流、加速電壓和掃描速度呈明顯的線性關係，通過調節搭接率（lǜ）和掃描路徑可以獲得較好的層（céng）麵質量。鎖紅波等研究了EBSM製備的Ti-6Al-4V試件的硬度和拉伸強度等力學性能，結果表明成型（xíng）過程中Al元素損（sǔn）失明顯，低的（de）氧氣含量及Al含量有利 於塑性提高；硬度在同一層麵（miàn）內和沿熔積高 度方向沒有明顯差別，均（jun1）高於退火（huǒ）軋（zhá）製板的硬度水平。 利用金屬粉末在電子束（shù）轟擊下熔化的原理，先在鋪粉平麵上鋪展一層粉末並壓實； 然後，電子束在計算機的控製下按照截麵輪廓的信息進行有選擇的熔（róng）化/燒結，層層堆積，直至整個零件全部熔化/燒結完成。

 

 

EBSM 技術主要有送粉、 鋪粉（fěn）、 熔化 等工藝步驟，因此，在其（qí）真空室應具備鋪送粉（fěn）機構、粉末回收箱及成形平台。同時（shí），還應包括電子槍係統、真空係統、電源係統和控製係統。其中，控製係統包括掃描控（kòng）製係統、運動控製係統、電源（yuán）控製係統、真空控製係統（tǒng）和溫度檢測係統，如圖 3 所（suǒ）示（shì）。 瑞典 Arcam 公司製造生產的 S12 設備是電子束（shù）選區熔化技術在實際應用中（zhōng）的最好實例。該公司在 2003 年就開始研究該項技術，並與多（duō）種領域結合探究。目前，EBSM技術在生物醫學中得到了大量應用，相關單（dān）位正積極研究它在航（háng）空航天領域中的應用，美國在空間飛行器方麵（miàn）的研究重點是（shì）飛行器和火箭發動機的結構製造以及月球或空間站環境下的金屬直接成形製造。 

 

 

3 3D打印材料突破是發展（zhǎn）基礎 

3D打印材（cái）料（liào）是3D打印技術發展的重要物質基礎，在某種程度上，材料的發展決定著3D打印能否有更廣泛的應用。目前，3D打印材料主要包括（kuò）工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金（jīn）屬材料和陶瓷材（cái）料等，除此之外，彩色石（shí）膏材料、人（rén）造骨粉（fěn）、細胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得（dé）到了應用。3D打印所（suǒ）用的這（zhè）些原（yuán）材料都是專門針對3D打印設備和工藝而研發（fā）的（de），與普通的塑料、石膏、樹脂等有所區別，其（qí）形態一般有粉末（mò）狀、絲狀、層片（piàn）狀、液體狀等。通常，根據打（dǎ）印設備的類型及操作（zuò）條件的不同，所使用的粉末狀3D打印材料的粒徑為1～100μｍ不等，而為了使粉末保持良（liáng）好的流動性，一般（bān）要求粉末要具有高球形度（dù）。  

 

 

3D 打印材料的研發和突破是3D打印技術推廣應用的基礎， 也是滿足打印的根本保證。 一是加強材料的研製，形成完備的打印材料體係。 近幾年，3D 打印材料發展比較快，2013年，金屬材料（liào）打印增長了28%，2014年（nián）達到30%多（duō）， 約占 3D打印材料的12%， 金屬（shǔ）材（cái）料以鈦、鋁、鋼和鎳等合金為主，鈦合金、高溫合金、不鏽鋼、模具鋼、高強鋼、合金鋼和鋁合金（jīn）等均可作為打印材料，已經廣泛應用於裝備製造和修複再製造。  但目前還沒有一個 3D 打印材料體係， 現有材料還遠不能滿（mǎn）足 3D 打印的需求。

 

 

用於激光立（lì）體成形的（de）材料主要是金屬惰性材料， 下一步需要嚐試其他活潑的金屬打印材料。  傳統用（yòng）於粉末冶金的金屬粉末尚不能完全適應3D打印的要求，且目前能運用於打印的金屬材料種類（lèi）少，價格偏高。國外已出（chū）現少數幾家專供3D打印的金（jīn）屬粉末的公司，如（rú）美國Sulzer Metco、瑞典的Sandvik等，但也隻能提供少數幾（jǐ）種常規金屬粉末。國內材料研發（fā）相對滯後（hòu），打印粉末太貴。因為（wéi）材料（liào）研（yán）發周期長，研發難（nán）度較設備大，企業出（chū）於利（lì）益的最大（dà）化不願進行材料研發（fā）。黃河旋風股（gǔ）份有限公司是國內為數不多（duō）的從（cóng）事金剛石微粉、CBN微粉生產的企業。高校研究又熱衷於3D打（dǎ）印裝（zhuāng）備及軟件配套等，因此打印材料在很大程度（dù）上製約著（zhe）金屬3D打印（yìn）技術的發（fā）展及（jí）應用。 

 

4 金屬粉末 

3D打印所使（shǐ）用的金屬粉末一般要求純淨度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。目（mù）前，應（yīng）用於3D打印的金屬粉末材（cái）料（liào）主要有鈦合金、鈷鉻合金、不鏽鋼（gāng）和鋁合金材料等，此外（wài）還有用於（yú）打印首飾用的金、銀等貴金屬（shǔ）粉末材料（liào）。 3D 打印金屬粉末作為金屬零件（jiàn） 3D 打印產業鏈最重（chóng）要的一環，也是（shì）最大的價值所在。

 

在“2013年（nián）世界 3D 打印技術產業大會”上，世界 3D 打印行業的權威專家對3D打印金屬粉末給予明確定義，即指尺寸小於（yú） 1mm 的金屬顆粒群。 包括（kuò）單（dān）一金屬粉末、合金粉末以及具有金屬性質的某（mǒu）些（xiē）難熔化合物粉末。目前，3D 打印金屬粉末材料包括鈷鉻合金、不鏽鋼、工業鋼、青銅（tóng）合金、鈦合金和鎳（niè）鋁合金等。但是3D打印金屬（shǔ）粉末（mò）除需具備良好的可塑性外（wài），還必（bì）須滿足粉末（mò）粒徑細小（xiǎo）、粒度（dù）分布較窄、球形度高、流動性好和鬆裝密度高等要求。

 

4.1 鈦合金 

鈦合（hé）金具有耐高溫、高耐（nài）腐蝕性、高強度、低（dī）密度以及生物相容性等優點，在航空航天、化工、核工業、運動器材（cái）及醫療器械等領（lǐng）域得到了廣泛的應用。  傳統鍛造和（hé）鑄造技術製備的鈦合金件已被廣泛（fàn）地應用在高新技術領域，一架波音747飛機（jī）用鈦量達到42.7t。但是傳統鍛造（zào）和鑄造方法生產大型鈦合金零件，由於產品成本高、工藝複雜（zá）、材料利用率低（dī）以及後續加（jiā）工（gōng）困難等不利因素，阻礙了其更為廣（guǎng）泛的應用。而金屬3D打印技術可（kě）以（yǐ）從根本上（shàng）解決這些問題（tí），因此該（gāi）技術近年來（lái）成為一種（zhǒng）直接製造鈦合金零件的新（xīn）型技術。  開發（fā）新型鈦基合金是鈦合金SLM應用研究（jiū）的（de）主要方向。由於鈦以及鈦合金的（de）應變硬化指數低（近似為0.15），抗塑性剪切變形能力和耐磨（mó）性差，因而限製（zhì）了其製件在（zài）高溫和腐蝕磨損條件下的使用。

 

然而錸（Re）的熔點很高，一般用於超高溫和強熱震工作環境（jìng），如（rú）美國 Ultramet公司采用金屬（shǔ）有機化學氣相（xiàng）沉積法（fǎ）（MOCVD）製備 Re基複合噴管已經成功應用於航空發動機燃燒室，工作溫度可達2200℃。因此，Re－TI合金的製備在航空航（háng）天、核能源（yuán）和（hé）電子領域具有重（chóng）大意義。Ni具有磁性和良好的可塑性，因此Ni－TI合（hé）金是常用的（de）一種形狀記憶合金。合金具有偽彈性、高彈性模量、阻尼（ní）特性、生物相容性和耐腐蝕性等性能。另外鈦（tài）合金多孔結構人（rén）造骨的研究（jiū）日益增（zēng）多，日本（běn）京（jīng）都（dōu）大學通過3D打印技術給4位頸椎間盤突出患者製作出不同（tóng）的人造骨並成功移植，該人造骨即為Ni－TI合金。

 

 

4.2 不鏽鋼  

不鏽鋼具有耐化學腐蝕、耐高溫和力學性能良好等特性（xìng），由於其粉末（mò）成型性好、製備工藝簡（jiǎn）單且成本低廉，是最早應（yīng）用於3D金屬打（dǎ）印的材料。如華中科技大學、南（nán）京航空航天大學、東北大學等院校（xiào）在金屬3D 打印方麵研究比較（jiào）深入。現研究主要集中在 降低孔隙率、增（zēng）加強度以（yǐ）及對熔化（huà）過程的金屬粉末（mò）球化機製等方麵。  李瑞迪等（děng）采用不同的工藝參數，對304L不鏽鋼粉末進行了SLM成形試驗（yàn），得出304L不鏽鋼致密度經驗公式，並總結出晶粒生長機（jī）製。

 

潘琰峰分（fèn）析和探討（tǎo）了316L不鏽鋼（gāng）成形過程中球（qiú）化（huà）產生機理和影響（xiǎng）球化的因素，認為在激光功率和粉末層厚一定時，適當增大掃描速度可減（jiǎn）小球化現象，在掃（sǎo）描速度（dù）和粉末層厚固定時，隨著激光功率的增大（dà），球化現象（xiàng）加重。Ma等通過對1Cr18Ni9Ti不鏽鋼粉末進（jìn）行激光熔化，發現（xiàn）粉末層厚從60μｍ 增加到150μｍ時（shí），枝晶間距從0.5μｍ增加到1.5μｍ，最後穩（wěn）定在2.0μｍ 左右，試樣的硬度（dù）依賴於（yú）熔化區域各（gè）向（xiàng）異性的微結構和晶（jīng）粒大小。薑煒（wěi）采用（yòng）一係列的不鏽鋼粉末，分別研究粉末特（tè）性和工藝參數對SLM成形質量的影響，結果表明，粉末材（cái）料的特殊性能和工藝參數對SLM 成形影響的機理主要是在於對選擇性激光（guāng）成形過程當中熔池（chí）質量的影響，工藝參數（激光功率、掃描速度）主（zhǔ）要影響熔池的深度和寬度，從而決定SLM 成形件的質（zhì）量。

 

 

4.3 高溫合（hé）金 

高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上（shàng）的高溫及一定應力環境下長期工 作的一類（lèi）金屬材料。其（qí）具有較高的高溫（wēn）強度、良好的抗熱腐蝕和（hé）抗氧化性能以及良好的塑性和韌性。目前按合金基體種（zhǒng）類（lèi）大致可分為（wéi）鐵基、鎳基和鈷基合金3類。高溫合金主要用於高（gāo）性能發動機，在現代（dài）先進的航空發動機中（zhōng），高溫合金材料的使（shǐ）用（yòng）量占發動機總（zǒng）質（zhì）量的40％～60％。現（xiàn）代高性（xìng）能航空發動機的發展對高溫合金的使用溫度和性能的要求越（yuè）來越高。傳統的鑄錠冶金工藝（yì）冷卻速度慢，鑄錠中某些（xiē）元素和第二相偏（piān）析嚴重，熱加工性能差，組（zǔ）織不均（jun1）勻，性能不穩定。而3D打印技術在高溫合（hé）金成（chéng）形中（zhōng）成為解決技術瓶頸的新方法。美國航空航天局聲稱，在2014年8月22日進行（háng）的高溫點火（huǒ）試驗中，通過（guò）3D打印技（jì）術（shù）製造的火箭發動機噴嘴產生了創紀錄的9t推（tuī）力。

 

 

4.4 鎂合金 

鎂合金作為最輕的結構合金，由於其特（tè）殊的高強度和阻尼性能，在諸多（duō）應用領域鎂合金具有替代鋼和鋁（lǚ）合金的可能（néng）。例如鎂合金在汽車以及（jí）航空器組件方麵的輕量化應（yīng）用，可降低燃料使用量和廢（fèi）氣排（pái）放。鎂（měi）合金具有原位降解性並且其（qí）楊氏模量低，強度接近人骨，優異的生物（wù）相容性，在外科（kē）植入方麵比傳統合金更有應用前景。

 

3D打印技術自20世紀90年代出現以來，從一開始高（gāo）分子材（cái）料的打印逐漸聚焦（jiāo）到金屬粉末的打印，一大批新技術、新設備和新材料被開發應用（yòng）。當前，信息技術創新步伐不（bú）斷推進，工業生產正步入智能化、數字化（huà）的新階段。2014年德國提出“工業4.0”發展計劃，勢必引（yǐn）起（qǐ）工業領域顛覆性（xìng）的改（gǎi）變與創新，而3D打印技術將是工業智能化發展的強大推力。金屬粉末3D 打印技術目前已取得了一定成果，但（dàn）材料瓶頸勢必（bì）影響3D打印技術的推（tuī）廣，3D打印技術對材料提出（chū）了更高的要求．現適用於工業用3D打印的金屬材料種（zhǒng）類（lèi）繁多，但是隻有專用的粉末材料（liào）才（cái）能滿足工業生產（chǎn）要求（qiú）。

 

3D 打印金屬材料的發展方向主（zhǔ）要有3個方（fāng）麵：一是如何（hé）在現有使用材料的基礎上加強材料結（jié）構和屬性之間的關係研究，根據（jù）材料的性質進（jìn）一步優化工藝參數，增加打印速度，降（jiàng）低孔隙（xì）率和氧含量，改善表麵質量；

二是研發（fā）新材料 使其適用於3D打印，如開發耐腐蝕、耐高溫和綜合力（lì）學（xué）性能優異的新材料；

三（sān）是修訂（dìng）並完善3D打（dǎ）印粉體材料技術標準體係，實現金屬材料打印技術標準的（de）製（zhì）度化和常態化。 

 

快猫视频APP下载安装(上海)增材製造技術有限（xiàn）公司是國內（nèi）3D金（jīn）屬打印粉末專業的材料供應商，公司成立於2016.8，是一家科技創新型企業，專業致力於3D金屬粉（fěn）末耗材開發與工藝開發設計，為增材（cái）製造（zào）提（tí）供材料應用技術解決方案。

快猫视频APP下载安装（mài）(上海)增材製（zhì）造（zào）技術以金屬3D打印鎳基高溫合金粉、鈷合金粉、鈦合金粉、模具鋼粉（fěn）為核心，生產的球形金屬（shǔ）合金粉粒徑超細、高純度、低含（hán）氧量、高（gāo）球形度、成分無偏析而廣泛用於航空航天（tiān）、汽車電子和模具中。 

快猫视频APP下载安装(上海)增材製造技術具備完善（shàn）的（de）產品（pǐn）研（yán）發和嚴（yán）格的（de）粉末生產控製能力，能滿足苛刻環境中的粉末應用要（yào）求，為用戶提供高品質的合金球形粉，加快了高端球形粉國（guó）產化進程。