3D打印固體氧化物燃料電池（SOFC）的鎳-YSZ陽極，多孔結(jié)構(gòu)使電化學反應表面積增加5倍，輸出功率密度達1.2W/cm（傳統(tǒng)工藝0.8W/cm）。氫能領域，鈦基雙極板通過內(nèi)部流道拓撲優(yōu)化，使燃料電池堆體積減少30%。美國Relativity Space打印的液態(tài)甲烷/液氧火箭發(fā)動機，采用鉻鎳鐵合金內(nèi)襯與銅合金冷卻通道一體成型，燃燒效率提升至99.8%。但高溫燃料電池的長期穩(wěn)定性需驗證：3D打印件的熱循環(huán)壽命（＞5000次）較傳統(tǒng)工藝低20%，需通過摻雜氧化鈰納米顆粒改善。 熱等靜壓（HIP）后處理能有效消除3D打印金屬件內(nèi)部的孔隙和殘余應力。貴州3D打印金屬粉末
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的預熱溫度通常為700-1000℃，可明顯降低殘余應力，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，但設備成本和維護復雜度較高，限制了其在中小企業(yè)的普及。黑龍江因瓦合金粉末價格鋁合金AlSi10Mg粉末因其輕量化特性和優(yōu)異熱傳導性能，成為汽車輕量化部件和散熱器的理想打印材料。
通過雙送粉系統(tǒng)或?qū)娱g材料切換，3D打印可實現(xiàn)多金屬復合結(jié)構(gòu)。例如，銅-不銹鋼梯度材料用于火箭發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁，銅的高導熱性可快速散熱，不銹鋼則提供高溫強度。NASA開發(fā)的GRCop-42（銅鉻鈮合金）與Inconel 718的混合打印部件，成功通過超高溫點火測試。挑戰(zhàn)在于界面結(jié)合強度控制：不同金屬的熱膨脹系數(shù)差異可能導致分層，需通過過渡層設計（如添加釩或鈮作為中間層）優(yōu)化冶金結(jié)合。未來，AI驅(qū)動的材料組合預測將加速FGM的工程化應用。
國際標準對金屬3D打印粉末提出新的嚴格要求。ASTM F3049標準規(guī)定，鈦合金粉末氧含量需≤0.013%，球形度≥98%，粒徑分布D10/D90≤2.5；ISO/ASTM 52900標準則要求打印件內(nèi)部孔隙率≤0.2%，致密度≥99.5%。例如，某企業(yè)在通過ISO 13485醫(yī)療認證，其鈷鉻合金粉末的雜質(zhì)元素（Fe、Ni、Mn）總和低于0.05%，符合植入物長期穩(wěn)定性要求。在航空航天領域中，某型號發(fā)動機葉片需通過NADCAP熱處理認證，確保3D打印件在650℃高溫下抗蠕變性能達標。3D打印金屬粉末的球形度和粒徑分布直接影響打印件的致密度和力學性能。
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梯度金屬材料的3D打印實現(xiàn)了單一構(gòu)件不同區(qū)域力學性能的定制化分布。貴州3D打印金屬粉末
金屬3D打印的主要材料一一金屬粉末，其制備技術直接影響打印質(zhì)量。主流工藝包括氬氣霧化法和等離子旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生空心粉和衛(wèi)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(yè)采用PREP法生產(chǎn)的鈦合金粉末，其疲勞強度較傳統(tǒng)工藝提升20%，但設備成本是氣霧化法的3倍。貴州3D打印金屬粉末
