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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。