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       3D打印，自20世纪90年代中期被发明以来
，在近几年终于算是迎来了一个较受关注的高速发展时期
。不论是国家政府部门，还是传统企业，都在积极促进3D打印与行业间的深度融合，以期推动3D打印的市场应用，带动传统行业的转型升级。但是
，从目前的实际情况来讲，3D打印还没有形成一个完善的链
，制约它发展的原因有多种，其中3D打印材料的研发应用还不太成熟是一个较为关键的因素。那么，目前在3D打印材料中最受重视的金属材料，发展到了哪个阶段呢
，不妨跟随小编的梳理一起来了解一下

。

       什么是金属3D打印?

       金属3D打印是属于数字热加工的一项技术
，目前制备金属的3D打印技术主要有：选区激光熔化/烧结(SLM/SLS)、电子束选区熔化(EBSM)
、激光近净成形(LENS)等。与传统工艺相比
，金属3D打印有直接成型，无需模具
，可以实现个性化设计并制作复杂结构
，高效
、低消耗
、低成本等优点
。但是因为其是数字热加工，变形是无法消除的

，变形量需要从工艺和经验上去控制，最后还要经过数控机床等技术的后期加工处理。

       国内外做金属3D打印的企业有哪些?

       虽然说3D打印在国内近几年热度才升起来
，但就国际而言
，3D打印发展早在20世纪80年代就已经兴起了。国际范围内
，美国Argen Corporation(在牙科金属材料领域尤其有实力)
，美国Carpenter Technology，德国Concept Laser, 英国CPM，德国EOS
，意大利Legor Group，英国LPW Technology，美国Pyrogenesis(在国防领域尤其擅长)，瑞典Sandvik，德国SLM Solutions等企业在各自的金属打印领域提供了一系列的行业解决方案。相比国外
，国内金属3D打印材料大部分依赖进口，价格昂贵
，这也促使国内致力于3D打印金属材料的企业和机构自主研发金属3D打印材料，最具代表性的可提供金属材料及服务的企业有西安铂力特、银邦股份、上海材料研究所、上海康速金属材料
、鑫烯三维科技等企业
。

       金属3D打印材料的市场应用

       金属3D打印材料的应用领域相当广泛
，例如，石化工程应用、航空航天、汽车制造、注塑模具
、轻金属合金铸造
、食品加工
、医疗、造纸、电力工业、珠宝
、时装等。

       但是，因为金属3D打印材料本身的材料属性

，其都有特定的应用领域范围，因此，金属3D打印材料选择的过程是一个权衡多个因素的过程
。而且
，3D打印金属不能仅仅凭借金属3D打印机的参数来衡定
，每种金属材料都有适合自身特性的极限点
，包括应用、功能
、稳定性、耐久性、美观性
、经济性都是设计师要考虑的因素。

       现今，国内外金属3D打印机采用的金属粉末一般有：工具钢、马氏体钢
、不锈钢、纯钛及钛合金
、铝合金、镍基合金、铜基合金
、钴铬合金等。

       1.工具钢和马氏体钢

       工具钢

       以工具钢和马氏体钢为例，工具钢的适用性来源于其优异的硬度、耐磨性和抗形变能力

，以及在高温下保持切削刃的能力。模具H13热作工具钢就是其中一种
，能够承受不确定时间的工艺条件;马氏体钢
，以马氏体300为例，又称“马氏体时效”钢


，在时效过程中的高强度、韧性和尺寸稳定性都是众所周知的
。他们与其他钢不同，因为他们是不含碳的，属于金属间化合物

，通过丰富的镍、钴和钼的冶金反应硬化。由于高硬度和耐磨性，马氏体300才适用于许多模具的应用，例如
，注塑模具
、轻金属合金铸造、冲压和挤压等
，同时，其也广泛应用于航空航天、高强度机身部件和赛车零部件
。

       2.不锈钢

       不锈钢

       不锈钢与碳钢不同
，目前的铬含量不同，10.5%铬含量最低的钢合金，不锈钢不容易生锈腐蚀。目前，应用于金属3D打印的不锈钢主要有三种：奥氏体不锈钢316L、马氏体不锈钢15-5PH
、马氏体不锈钢17-4PH。

       奥氏体不锈钢316L，具有高强度和耐腐蚀性，可在很宽的温度范围下降到低温，可应用于航空航天

、石化等多种工程应用


，也可以用于食品加工和医疗等领域
。

       马氏体不锈钢15-5PH，又称马氏体时效(沉淀硬化)不锈钢
，具有很高的强度
、良好的韧性、耐腐蚀性，而且可以进一步的硬化
，是无铁素体。目前

，广泛应用于航空航天、石化
、化工
、食品加工、造纸和金属加工业
。

       马氏体不锈钢17-4PH，在高达315℃下仍具有高强度高韧性，而且耐腐蚀性超强，随着激光加工状态可以带来极佳的延展性。

       3.合金

       金属3D打印材料应用最为广泛的金属粉末合金主要有纯钛及钛合金
、铝合金
、镍基合金、钴铬合金、铜基合金等。

       1)纯钛及钛合金

       钛合金

       目前应用于市场的纯钛
，又称商业纯钛
，分为1级和2级粉体，2级强于1级
，对于大多数的应用同样具有耐腐蚀性
。因为纯钛2级具有良好的生物相容性，因此在医疗行业具有广泛的应用前景。

       钛是钛合金的关键
。目前，于金属3D打印的钛合金主要是钛合金5级和钛合金23级，因为其优异的强度和韧性，结合耐腐蚀

、低比重和生物相容性

，所以在航空航天和汽车制造中具有非常理想的，而且
，因为强度高、模量低、耐疲劳性强
，应用于生产生物医学植入物。钛合金23级
，纯度更高，是神级一样的牙科和医疗钛品级。

       2)铝合金

       铝合金

       目前，应用于金属3D打印的铝合金主要有铝硅AlSi12和AlSi10Mg两种
。铝硅12，是具有良好的热性能的轻质增材制造金属粉末，可应用于薄壁零件如换热器或其他汽车零部件，还可应用于航空航天及航空工业级的原型及生产零部件;硅/镁组合使铝合金更具强度和硬度
，使其适用于薄壁以及复杂的几何形状的零件，尤其是在具有良好的热性能和低重量场合中
。

       3)镍基合金

       镍合金粉

       一般情况下，镍基合金都具有良好的抗拉伸
、抗疲劳和抗热疲劳性能。目前，主要有Inconel 738
、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713
、Inconel 718等
。

       Inconel 738具有良好的高温蠕变断裂强度，抗热腐蚀性是较低铬含量的超合金，可长期暴露于高达920-980℃的高温腐蚀性的环境中
，适用于飞机发动机
、燃气轮机
。

       Hastelloy X在高温下具有高强度和抗氧化性，在高达1200℃的环境中，也具有良好的延展性，目前，主要应用于航空航天技术中
，例如燃气轮机部件和燃烧区组件如过渡管、燃烧器罐、喷杆
、排气管、加力燃烧室等;而且还因为具有耐应力腐蚀开裂的性能
，应用于工业炉
、石油化工及化学过程工业中。

       Inconel 625在高温约815℃的条件下依然具有良好的负载性能
，而且耐腐蚀性强，广泛应用于航空航天、化工及电力工业中。

       Inconel 713具有优异的抗热疲劳性能，以及在927℃的特殊断裂强度，适用于喷气发动机燃气轮机叶片。

       Inconel 718是基于铁镍硬化的超合金，具有良好的耐腐蚀性及耐热
、拉伸
、疲劳、蠕变性

，适用于各种高端应用
，例如，飞机涡轮发动机和陆基涡轮机等。

       4)钴铬合金

       钴铬合金粉

       钴铬合金具有高强度
、耐腐蚀性强
、良好的生物相容性以及无磁性的性能，主要应用于外科植入物包括合金人工关节

、膝关节和髋关节，同时其还可用于发动机部件以及时装、珠宝行业等
。

       5)铜基合金

       青铜粉

       应用于市场的铜基合金，俗称青铜，具有良好的导热性和导电性
，可以结合设计自由度，产生复杂的内部结构和冷却通道
，适合冷却更有效的工具插入模具，如半导体器件，也可用于微型换热器，具有壁薄、形状复杂的特征。