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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
。

 

目前，金属3D打印材料的应用领域相当广泛，例如
：石化共采购哼应用
，航空航天、汽车制造、工业模具
、医疗
、珠宝
、轻金属合金铸造等领域
。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，金属材料的选择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主要有：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

 

 

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俩极佳的延展性。

 

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

 

 

1)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
。钛是钛合金产业的关键。目前，应用于金属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应用
，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

 

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

 

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)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**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。