等離子旋轉電極霧化（PREP）通過高速旋轉金屬電極（轉速20,000 RPM）在等離子弧作用下熔化并甩出液滴，形成高純度球形粉末。該技術尤其適用于鈦、鋯等高活性金屬，粉末氧含量可控制在500ppm以下，衛星粉比例＜0.05%。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司采用PREP制備的Ti-6Al-4V粉末，平均粒徑45μm，用于波音787機翼鉸鏈部件，疲勞壽命較傳統氣霧化粉末提升30%。然而，PREP的產能限制明顯（每小時5-10kg），且電極制備成本高昂（鈦錠損耗率20%）。較新進展中，中國鋼研科技集團開發多電極同步霧化技術，將產能提升至30kg/h，但設備投資超1500萬美元，限為高級國用領域。粉末冶金技術中的等靜壓成型工藝可制備具有各向同性特征的金屬預成型坯。海南不銹鋼粉末
3D打印鋯合金（如Zircaloy-4）燃料組件包殼，可設計內部蜂窩結構，提升耐壓性和中子經濟性。美國西屋電氣通過EBM制造的核反應堆格架，抗蠕變性能提高50%，服役溫度上限從400℃升至600℃。此外，鎢銅復合部件用于聚變堆前列壁裝甲，銅基體快速導熱，鎢層耐受等離子體侵蝕。但核用材料需通過嚴苛輻照測試：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）工藝優化。中廣核已建立全球較早3D打印核級部件認證體系。
微層流霧化（Micro-Laminar Atomization, MLA）是新一代金屬粉末制備技術，通過超音速氣體（速度達Mach 2）在層流狀態下破碎金屬熔體，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，衛星粉含量＜0.1%，氧含量低至800ppm，明顯優于傳統氣霧化工藝。美國6K公司開發的UniMelt®系統采用微波等離子體加熱，結合MLA技術，每小時可生產200kg高純度鎳基合金粉，能耗降低50%。該技術尤其適合高活性金屬（如鋯、鈮），避免了氧化夾雜，為核能和航天領域提供關鍵材料。但設備投資高達2000萬美元，目前限頭部企業應用。
金屬3D打印的主要材料一一金屬粉末，其制備技術直接影響打印質量。主流工藝包括氬氣霧化法和等離子旋轉電極法（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，成本較低但易產生空心粉和衛星粉。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域。例如，某企業采用PREP法生產的鈦合金粉末，其疲勞強度較傳統工藝提升20%，但設備成本是氣霧化法的3倍。粉末冶金齒輪通過模壓-燒結-精整工藝制造的密度可達理論密度的95%以上。
3D打印鈦合金（如Ti-6Al-4V ELI）在醫療領域顛覆了傳統植入體制造。通過CT掃描患者骨骼數據，可設計多孔結構（孔徑300-800μm），促進骨細胞長入，避免應力屏蔽效應。例如，顱骨修復板可精細匹配患者骨缺損形狀，手術時間縮短40%。電子束熔化（EBM）技術制造的髖關節臼杯，表面粗糙度Ra＜30μm，生物固定效果優于機加工產品。此外，鉭金屬粉末因較好的生物相容性，被用于打印脊柱融合器，其彈性模量接近人骨，降低術后并發癥風險。但金屬離子釋放問題仍需長期臨床驗證。鈷鉻合金粉末在齒科3D打印中廣泛應用，其耐腐蝕性優于傳統鑄造工藝。遼寧粉末哪里買
鈦合金因其優異的比強度和生物相容性，成為骨科植入物3D打印的先選材料。海南不銹鋼粉末
通過原位合金化技術，3D打印可制造組分連續變化的梯度材料。例如，NASA的GRX-810合金在打印過程中梯度摻入0.5%-2%氧化釔顆粒，使高溫抗氧化性提升100倍，用于超音速燃燒室襯套。另一案例是銅-鉬梯度熱沉：銅端熱導率380W/mK，鉬端熔點2620℃，界面通過過渡層（添加0.1%釩）實現無缺陷結合。挑戰在于元素擴散控制：需在單道熔池內實現成分精確混合，激光掃描策略采用螺旋漸變路徑，能量密度從200J/mm逐步調整至500J/mm。德國Fraunhofer研究所已成功打印出熱膨脹系數梯度變化的衛星支架，溫差適應范圍擴展至-180℃~300℃。海南不銹鋼粉末
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