金屬3D打印的主要材料——金屬粉末，其制備技術(shù)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(lǐng)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(shè)備成本是氣霧化法的3倍。鈦合金粉末因其優(yōu)異的生物相容性，成為醫(yī)療領(lǐng)域3D打印骨科植入物的先選材料。杭州模具鋼粉末

AlSi10Mg鋁合金粉末在汽車和航天領(lǐng)域都掀起了輕量化革新。其密度為2.68g/cm3，通過電子束熔融（EBM）技術(shù)成型的散熱器、衛(wèi)星支架等部件可減重30%-50%。研究發(fā)現(xiàn)，添加0.5%納米Zr顆粒可細化晶粒至5μm以下，明著提升抗拉強度至450MPa。全球帶領(lǐng)企業(yè)已推出低孔隙率（<0.2%）的改性鋁合金粉末，配合原位熱處理工藝使零件耐溫性突破200℃。但需注意鋁粉的高反應(yīng)性需在惰性氣體環(huán)境中處理，粉末回收率控制在80%以上才能保證經(jīng)濟性。

3D打印鋯合金（如Zircaloy-4）燃料組件包殼，可設(shè)計內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)，提升耐壓性和中子經(jīng)濟性。美國西屋電氣通過EBM制造的核反應(yīng)堆格架，抗蠕變性能提高50%，服役溫度上限從400℃升至600℃。此外，鎢銅復(fù)合部件用于聚變堆前列壁裝甲，銅基體快速導(dǎo)熱，鎢層耐受等離子體侵蝕。但核用材料需通過嚴(yán)苛輻照測試：打印件的氦脆敏感性比鍛件高20%，需通過熱等靜壓（HIP）和納米氧化物彌散強化（ODS）工藝優(yōu)化。中廣核已建立全球較早3D打印核級部件認證體系。

NASA的“OSAM-2”任務(wù)計劃在軌打印10米長Ka波段天線，采用鋁硅合金粉末（粒徑20-45μm）和電子束技術(shù)。微重力環(huán)境下，粉末需通過靜電吸附鋪裝（電場強度5kV/m），層厚控制精度±3μm。俄羅斯Energia公司測試了真空環(huán)境下的鈦合金SLM打印，零件孔隙率0.2%，但設(shè)備功耗高達8kW，遠超衛(wèi)星供電能力。未來月球基地建設(shè)中，3D打印可利用月壤提取的金屬粉末（如鈦鐵礦還原成鈦粉）制造結(jié)構(gòu)件，但月塵的高磨蝕性需開發(fā)專業(yè)用送粉系統(tǒng)，當(dāng)前試驗中部件壽命不足100小時。水霧化法制備的不銹鋼粉末成本較低，但流動性遜于氣霧化工藝生產(chǎn)的球形粉末。

鎳基合金粉末在燃氣輪機葉片制造中具有不可替代性。其3D打印需克服高殘余應(yīng)力（>800MPa）和開裂傾向，目前采用預(yù)熱基板（400-600℃）和層間緩冷技術(shù)可有效控制缺陷。粉末化學(xué)需嚴(yán)格匹配ASTM F3056標(biāo)準(zhǔn)，其中Nb含量（5.0%-5.5%）直接影響γ"強化相析出。德國某研究所通過雙峰粒徑分布（10-30μm與50-80μm混合）提升堆積密度至65%，使零件在1000℃下的蠕變壽命延長3倍。該材料單公斤成本超過$500，主要受制于真空感應(yīng)熔煉氣霧化（VIGA）的高能耗工藝。

金屬粉末的流動性指數(shù)（Hall Flowmeter）是評估3D打印鋪粉質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。杭州模具鋼粉末

金屬3D打印的粉末循環(huán)利用率超95%，但需解決性能退化問題。例如，316L不銹鋼粉經(jīng)10次回收后，碳含量從0.02%升至0.08%，需通過氫還原爐（1200℃/H?）恢復(fù)成分。歐盟“AMEA”項目開發(fā)了粉末壽命預(yù)測模型：根據(jù)霍爾流速、氧含量和衛(wèi)星粉比例計算剩余壽命，動態(tài)調(diào)整新舊粉混合比例（通常3:7）。瑞典H?gan?s公司建成全球較早零廢棄粉末工廠：廢水中的金屬微粒通過電滲析回收，廢氣中的納米粉塵被陶瓷過濾器捕獲（效率99.99%），每年減排CO? 5000噸。