金屬基復(fù)合材料（MMCs）通過將陶瓷顆粒（如SiC、Al?O?）或碳纖維與金屬粉末（如鋁、鈦）結(jié)合，明顯提升強(qiáng)度、耐磨性與高溫性能。波音公司采用SiC增強(qiáng)的AlSi10Mg復(fù)合材料3D打印衛(wèi)星支架，比傳統(tǒng)鋁合金件減重25%，剛度提升40%。制備時(shí)需通過機(jī)械合金化或原位反應(yīng)確保增強(qiáng)相均勻分布（體積分?jǐn)?shù)10-30%），但界面結(jié)合強(qiáng)度與打印過程中的熱應(yīng)力控制仍是難點(diǎn)。2023年全球MMCs市場(chǎng)規(guī)模達(dá)6.8億美元，預(yù)計(jì)2030年增長(zhǎng)至15億美元，主要驅(qū)動(dòng)力來(lái)自航空航天與汽車零部件需求。金屬3D打印通過逐層堆積減少材料浪費(fèi)，明顯降低生產(chǎn)成本。天津金屬材料鋁合金粉末品牌

金屬基陶瓷復(fù)合材料（如Al-SiC、Ti-B4C）通過3D打印實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度-耐溫性-耐磨性的協(xié)同提升。美國(guó)NASA的GRX-810合金在鎳基體中添加氧化物陶瓷納米顆粒，高溫強(qiáng)度達(dá)1.5GPa（1100℃），較傳統(tǒng)合金提高3倍，用于下一代超音速發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。德國(guó)通快開發(fā)的AlSi10Mg-30%SiC活塞，摩擦系數(shù)降低至0.12，柴油機(jī)燃油效率提升8%。制備難點(diǎn)在于陶瓷相均勻分散（需超聲輔助共混）與界面結(jié)合強(qiáng)度優(yōu)化（激光能量密度>200J/mm?）。2023年全球金屬-陶瓷復(fù)合材料打印市場(chǎng)達(dá)4.1億美元，預(yù)計(jì)2030年達(dá)19億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率31%。天津金屬材料鋁合金粉末品牌Al-Si系鑄造鋁合金廣闊用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等復(fù)雜部件。

金屬玻璃（如Zr基、Fe基）因非晶態(tài)結(jié)構(gòu)具備超”高“強(qiáng)度（2GPa）和彈性極限（2%），但其快速凝固特性使3D打印難度極高。加州理工學(xué)院采用超高速激光熔化（冷卻速率達(dá)1×10^6 K/s）成功打印出塊體非晶合金齒輪，硬度HV 550，耐磨性比鋼制齒輪高5倍。然而，打印厚度受限（通常<5mm），且需嚴(yán)格控制粉末氧含量（<0.01%）。目前全球少數(shù)企業(yè)（如Liquidmetal）實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，市場(chǎng)規(guī)模約1.2億美元，但隨工藝突破有望在精密儀器與運(yùn)動(dòng)器材領(lǐng)域爆發(fā)。

鈦合金（如Ti-6Al-4V）憑借優(yōu)越的生物相容性、“高”強(qiáng)度重量比（抗拉強(qiáng)度≥900MPa）和耐腐蝕性，成為骨科植入物和航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的主要材料。3D打印技術(shù)可定制復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)，促進(jìn)骨骼細(xì)胞長(zhǎng)入，縮短患者**周期。在航空領(lǐng)域，GE公司通過3D打印鈦合金燃油噴嘴，將傳統(tǒng)20個(gè)零件集成為1個(gè)，減重25%并提高耐用性。然而，鈦合金粉末成本高昂（每公斤約300-500美元），且打印過程中易與氧、氮發(fā)生反應(yīng)，需在真空或高純度惰性氣體環(huán)境中操作。未來(lái)，低成本鈦粉制備技術(shù)（如氫化脫氫法）或?qū)⑼苿?dòng)其更廣泛應(yīng)用。
激光功率與掃描速度的匹配是鋁合金SLM成型的關(guān)鍵參數(shù)。

高熵合金（HEAs）作為一種新興金屬材料，由5種以上主元元素構(gòu)成（如FeCoCrNiMn），憑借獨(dú)特的固溶體效應(yīng)和極端環(huán)境性能，成為3D打印領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。美國(guó)橡樹嶺**實(shí)驗(yàn)室通過激光粉末床熔融（LPBF）打印的CoCrFeMnNi高熵合金，在-196℃低溫下沖擊韌性達(dá)250J，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)不銹鋼（80J），適用于極地勘探裝備。此類合金的霧化制備難度極高，需采用等離子旋轉(zhuǎn)電極（PREP）技術(shù)以避免成分偏析，成本達(dá)每公斤2000美元以上。目前，HEAs在航空航天熱端部件（如渦輪葉片）和核聚變反應(yīng)堆內(nèi)壁涂層的應(yīng)用已進(jìn)入試驗(yàn)階段。據(jù)Nature Materials研究預(yù)測(cè)，2030年高熵合金市場(chǎng)規(guī)模將突破7億美元，但需突破多元素粉末均勻性控制的技術(shù)瓶頸。
金屬粉末流動(dòng)性是確保鋪粉均勻性的主要指標(biāo)之一。黑龍江鋁合金模具鋁合金粉末

金屬3D打印結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重40%以上。天津金屬材料鋁合金粉末品牌

模仿生物結(jié)構(gòu)（如蜂窩、骨小梁）的輕量化設(shè)計(jì)正通過金屬3D打印實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。瑞士**公司Medacta利用鈦合金打印仿生多孔髖臼杯，孔隙率70%，彈性模量接近人體骨骼，減少應(yīng)力遮擋效應(yīng)50%。在航空領(lǐng)域，空客A320的仿生艙門支架采用鋁合金晶格結(jié)構(gòu)，通過有限元拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)現(xiàn)載荷自適應(yīng)分布，疲勞壽命延長(zhǎng)3倍。挑戰(zhàn)在于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支撐去除與表面光潔度控制，需結(jié)合激光拋光與流體動(dòng)力學(xué)后處理。未來(lái)，AI驅(qū)動(dòng)的生成式設(shè)計(jì)軟件將進(jìn)一步加速仿生結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。
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