金屬3D打印的主要材料——金屬粉末，其制備技術直接影響打印質量。主流工藝包括氬氣霧化法和等離子旋轉電極法（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，成本較低但易產生空心粉和衛星粉。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，某企業采用PREP法生產的鈦合金粉末，其疲勞強度較傳統工藝提升20%，但設備成本是氣霧化法的3倍。316L不銹鋼粉末在激光粉末床熔融（LPBF）過程中易產生匙孔效應影響表面質量。天津鋁合金粉末廠家

3D打印固體氧化物燃料電池（SOFC）的鎳-YSZ陽極，多孔結構使電化學反應表面積增加5倍，輸出功率密度達1.2W/cm2（傳統工藝0.8W/cm2）。氫能領域，鈦基雙極板通過內部流道拓撲優化，使燃料電池堆體積減少30%。美國Relativity Space打印的液態甲烷/液氧火箭發動機，采用鉻鎳鐵合金內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定性需驗證：3D打印件的熱循環壽命（＞5000次）較傳統工藝低20%，需通過摻雜氧化鈰納米顆粒改善。 黑龍江粉末品牌金屬粘結劑噴射成型技術（BJT）通過逐層粘接和后續燒結實現近凈成形制造。

鈷鉻合金（如CoCrMo）因高耐磨性、無鎳毒性，成為牙科冠橋、骨科關節的優先材料。傳統鑄造工藝易導致成分偏析，而3D打印鈷鉻合金粉末通過逐層堆積，可實現個性化適配。例如，某品牌3D打印鈷鉻合金牙冠，通過患者口腔掃描數據直接成型，邊緣密合度＜50μm，使用壽命較傳統工藝延長3倍。在骨科領域，某醫院采用3D打印鈷鉻合金膝關節假體，通過多孔結構設計促進骨長入，術后發病率從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，設備成本較高。

納米級金屬粉末（粒徑＜100nm）可實現超高分辨率打印（層厚＜5μm），用于微機電系統（MEMS）和醫療微型傳感器。例如，納米銀粉打印的柔性電路導電性接近塊體銀，但成本是傳統蝕刻工藝的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。日本JFE鋼鐵已開發納米鐵粉的穩定制備工藝，未來或推動微型軸承和精密模具制造。

3D打印鎢-錸合金（W-25Re）噴管可耐受3200℃高溫燃氣，較傳統鉬基合金壽命延長5倍。SpaceX的SuperDraco發動機采用SLM打印的Inconel 718燃燒室，內部集成500條微冷卻通道（直徑0.3mm），使比沖提升至290s。關鍵技術包括：① 使用500W近紅外激光（波長1070nm）增強鎢粉吸收率；② 基板預熱至1200℃減少熱應力；③ 氬-氫混合保護氣體抑制氧化。俄羅斯托木斯克理工大學開發的電子束懸浮熔煉技術，可直接在真空環境中打印純鎢部件，密度達99.98%，但成本為常規SLM的3倍。粉末冶金技術中的等靜壓成型工藝可制備具有各向同性特征的金屬預成型坯。遼寧鋁合金粉末咨詢

水霧化法生產的316L不銹鋼粉末成本較低，但流動性略遜于氣霧化制備的粉末。天津鋁合金粉末廠家

通過原位合金化技術，3D打印可制造組分連續變化的梯度材料。例如，NASA的GRX-810合金在打印過程中梯度摻入0.5%-2%氧化釔顆粒，使高溫抗氧化性提升100倍，用于超音速燃燒室襯套。另一案例是銅-鉬梯度熱沉：銅端熱導率380W/mK，鉬端熔點2620℃，界面通過過渡層（添加0.1%釩）實現無缺陷結合。挑戰在于元素擴散控制：需在單道熔池內實現成分精確混合，激光掃描策略采用螺旋漸變路徑，能量密度從200J/mm3逐步調整至500J/mm3。德國Fraunhofer研究所已成功打印出熱膨脹系數梯度變化的衛星支架，溫差適應范圍擴展至-180℃~300℃。天津鋁合金粉末廠家