微層流霧化（Micro-Laminar Atomization, MLA）是新一代金屬粉末制備技術(shù)，通過超音速氣體（速度達(dá)Mach 2）在層流狀態(tài)下破碎金屬熔體，形成粒徑分布極窄（±3μm）的球形粉末。例如，MLA制備的Ti-6Al-4V粉末中位粒徑（D50）為28μm，衛(wèi)星粉含量＜0.1%，氧含量低至800ppm，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)氣霧化工藝。美國(guó)6K公司開發(fā)的UniMelt®系統(tǒng)采用微波等離子體加熱，結(jié)合MLA技術(shù)，每小時(shí)可生產(chǎn)200kg高純度鎳基合金粉，能耗降低50%。該技術(shù)尤其適合高活性金屬（如鋯、鈮），避免了氧化夾雜，為核能和航天領(lǐng)域提供關(guān)鍵材料。但設(shè)備投資高達(dá)2000萬(wàn)美元，目前限頭部企業(yè)應(yīng)用。

3D打印鋯合金（如Zircaloy-4）燃料組件包殼，可設(shè)計(jì)內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)，提升耐壓性和中子經(jīng)濟(jì)性。美國(guó)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(cè)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(qiáng)化（ODS）工藝優(yōu)化。中廣核已建立全球較早3D打印核級(jí)部件認(rèn)證體系。

多激光金屬3D打印系統(tǒng)通過4-8組激光束分區(qū)掃描，將大型零件（如飛機(jī)翼梁）的打印速度提升至1000cm3/h。德國(guó)EOS的M 300-4系統(tǒng)采用4×400W激光，通過智能路徑規(guī)劃避免熱干擾，將3米長(zhǎng)的鈦合金航天支架制造周期從3個(gè)月縮至2周。關(guān)鍵技術(shù)在于實(shí)時(shí)熱場(chǎng)監(jiān)控：紅外傳感器以1000Hz頻率捕捉溫度場(chǎng)，動(dòng)態(tài)調(diào)整激光功率（±10%），使殘余應(yīng)力降低40%。空客A380的機(jī)翼鉸鏈部件采用該技術(shù)制造，減重35%并通過了20萬(wàn)次疲勞測(cè)試。但多激光系統(tǒng)的校準(zhǔn)精度需控制在5μm以內(nèi)，維護(hù)成本占設(shè)備總成本的30%。

靜電分級(jí)利用顆粒帶電特性分離不同粒徑的金屬粉末，精度較振動(dòng)篩提高3倍。例如，15-53μm的Ti-6Al-4V粉經(jīng)靜電分級(jí)后，可細(xì)分出15-25μm（用于高精度SLM）和25-53μm（用于EBM）的批次，鋪粉層厚誤差從±5μm降至±1μm。日本Hosokawa Micron公司的Tribo靜電分選機(jī)，每小時(shí)處理量達(dá)200kg，能耗降低30%。該技術(shù)還可去除粉末中的非金屬雜質(zhì)（如陶瓷夾雜），將航空級(jí)鎳粉的純度從99.95%提升至99.99%。但設(shè)備需防爆設(shè)計(jì)，避免粉末靜電積聚引發(fā)燃爆風(fēng)險(xiǎn)。3D打印金屬粉末的粒徑分布和球形度直接影響打印件的致密性和機(jī)械性能。

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(dá)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(qiáng)度較傳統(tǒng)工藝提升20%，但設(shè)備成本是氣霧化法的3倍。粉末冶金鐵基材料通過滲銅處理，可同時(shí)提升材料的強(qiáng)度與耐磨性能。青海粉末咨詢

粉末冶金多孔材料憑借可控孔隙結(jié)構(gòu)在過濾器和催化劑載體領(lǐng)域應(yīng)用廣闊。青海粉末咨詢

通過雙送粉系統(tǒng)或?qū)娱g材料切換，3D打印可實(shí)現(xiàn)多金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)。例如，銅-不銹鋼梯度材料用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)壁，銅的高導(dǎo)熱性可快速散熱，不銹鋼則提供高溫強(qiáng)度。NASA開發(fā)的GRCop-42（銅鉻鈮合金）與Inconel 718的混合打印部件，成功通過超高溫點(diǎn)火測(cè)試。挑戰(zhàn)在于界面結(jié)合強(qiáng)度控制：不同金屬的熱膨脹系數(shù)差異可能導(dǎo)致分層，需通過過渡層設(shè)計(jì)（如添加釩或鈮作為中間層）優(yōu)化冶金結(jié)合。未來，AI驅(qū)動(dòng)的材料組合預(yù)測(cè)將加速FGM的工程化應(yīng)用。青海粉末咨詢