金屬玻璃因非晶態(tài)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)超”高“強(qiáng)度（>2GPa）和彈性極限（~2%），但其制備依賴(lài)毫米級(jí)薄帶急冷法，難以成型復(fù)雜零件。美國(guó)加州理工學(xué)院通過(guò)超高速激光熔化（冷卻速率達(dá)10^6 K/s），成功打印出鋯基（ZrCuAlNi）金屬玻璃齒輪，晶化率控制在1%以下，硬度達(dá)550HV。該技術(shù)采用粒徑<25μm的預(yù)合金粉末，激光功率密度需超過(guò)500W/mm以確保熔池瞬間冷卻。然而，非晶合金的打印尺寸受限一一目前比較大連續(xù)結(jié)構(gòu)為10cm×10cm×5cm，且殘余應(yīng)力易引發(fā)自發(fā)斷裂。日本東北大學(xué)通過(guò)添加0.5%釔（Y）細(xì)化微觀(guān)結(jié)構(gòu)，將臨界打印厚度從3mm提升至8mm，拓展了其在精密軸承和手術(shù)刀具中的應(yīng)用。

材料認(rèn)證滯后制約金屬3D打印的工業(yè)化進(jìn)程。ASTM與ISO聯(lián)合工作組正在制定“打印-測(cè)試-認(rèn)證”一體化標(biāo)準(zhǔn)，包括：① 標(biāo)準(zhǔn)試樣幾何尺寸（如拉伸樣條需包含Z向?qū)娱g界面）；② 疲勞測(cè)試載荷譜（模擬實(shí)際工況的變幅加載）；③ 缺陷驗(yàn)收準(zhǔn)則（孔隙率<0.5%、裂紋長(zhǎng)度<100μm）�？湛虯350機(jī)艙支架認(rèn)證中，需提交超過(guò)500組數(shù)據(jù)，涵蓋粉末批次、打印參數(shù)及后處理記錄，認(rèn)證周期長(zhǎng)達(dá)18個(gè)月。區(qū)塊鏈技術(shù)的引入可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不可篡改，加速跨國(guó)認(rèn)證互認(rèn)。中國(guó)臺(tái)灣鈦合金工藝品鈦合金粉末合作3D打印鈦合金骨科器械的生物相容性已通過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，成為定制化手術(shù)工具的新趨勢(shì)。

超導(dǎo)量子比特需要極端精密的金屬結(jié)構(gòu)。IBM采用電子束光刻（EBL）與電鍍工藝結(jié)合，3D打印的鈮（Nb）諧振腔品質(zhì)因數(shù)（Q值）達(dá)10^6，用于量子芯片的微波傳輸。關(guān)鍵技術(shù)包括：① 超導(dǎo)鈮粉（純度99.999%）的低溫（-196℃）打印，抑制氧化；② 表面化學(xué)拋光（粗糙度Ra<0.1μm）減少微波損耗；③ 氦氣冷凍環(huán)境（4K）下的形變補(bǔ)償算法。在新進(jìn)展中，谷歌量子團(tuán)隊(duì)打印的3D Transmon量子比特，相干時(shí)間延長(zhǎng)至200μs，但產(chǎn)量仍限于每周10個(gè)，需突破超導(dǎo)粉末的大規(guī)模制備技術(shù)。

3D打印的鈦合金建筑節(jié)點(diǎn)正提升高層建筑抗震等級(jí)。日本清水建設(shè)開(kāi)發(fā)的X型節(jié)點(diǎn)（Ti-6Al-4V ELI），通過(guò)晶格填充與梯度密度設(shè)計(jì)，能量吸收能力達(dá)傳統(tǒng)鋼節(jié)點(diǎn)的3倍，在模擬阪神地震（震級(jí)7.3）測(cè)試中，塑性變形量控制在5%以?xún)?nèi)。該結(jié)構(gòu)使用粒徑53-106μm粗粉，通過(guò)EBM技術(shù)以0.2mm層厚打印，成本高達(dá)$2000/kg，未來(lái)需開(kāi)發(fā)低成本鈦粉回收工藝。迪拜3D打印辦公樓項(xiàng)目中，此類(lèi)節(jié)點(diǎn)使建筑整體抗震等級(jí)從8級(jí)提升至9級(jí)，但防火涂層（需耐受1200℃）與金屬結(jié)構(gòu)的兼容性仍是難題。金屬粉末的儲(chǔ)存需在惰性氣體環(huán)境中避免氧化。

3D打印金屬材料（又稱(chēng)金屬增材制造材料）是高級(jí)制造業(yè)的主要突破方向之一。其技術(shù)原理基于逐層堆積成型，通過(guò)高能激光或電子束選擇性熔化金屬粉末，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的直接制造。與傳統(tǒng)鑄造或鍛造工藝相比，3D打印無(wú)需模具，可大幅縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，尤其適用于航空航天領(lǐng)域的小批量定制化部件。例如，GE航空采用鈦合金3D打印技術(shù)制造的燃油噴嘴，將20個(gè)傳統(tǒng)零件整合為單一結(jié)構(gòu)，重量減輕25%，耐用性明顯提升。然而，該技術(shù)對(duì)粉末材料要求極高，需滿(mǎn)足低氧含量、高球形度及粒徑均一性，制備成本約占整體成本的30%-50%。未來(lái)，隨著等離子霧化、氣霧化技術(shù)的優(yōu)化，金屬粉末的工業(yè)化生產(chǎn)效率有望進(jìn)一步提升。鈦合金梯度多孔結(jié)構(gòu)的3D打印技術(shù)，在人工關(guān)節(jié)中實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能與骨細(xì)胞生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)匹配。廣東鈦合金鈦合金粉末廠(chǎng)家

金屬粉末的球形度提升技術(shù)是當(dāng)前材料研發(fā)的重點(diǎn)。浙江金屬材料鈦合金粉末合作

鎳基高溫合金（如Inconel 718、Hastelloy X）是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的主要材料。3D打印可制造內(nèi)部冷卻流道等傳統(tǒng)工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使葉片耐溫能力突破1000℃。然而，高溫合金粉末的打印面臨兩大難題：一是打印過(guò)程中易產(chǎn)生元素偏析（如Al、Ti的蒸發(fā)），需通過(guò)調(diào)整激光功率和掃描速度優(yōu)化熔池穩(wěn)定性；二是后處理需結(jié)合固溶強(qiáng)化和時(shí)效處理，以恢復(fù)γ'強(qiáng)化相分布。美國(guó)NASA通過(guò)EBM（電子束熔化）技術(shù)打印的Inconel 718渦輪盤(pán)，抗蠕變性能提升15%，但粉末成本高達(dá)$300-500/kg。未來(lái)，低成本回收粉末的再利用技術(shù)或成行業(yè)突破口。 浙江金屬材料鈦合金粉末合作