3D打印金屬粉末作為金屬零件增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，其價值占比最高。此類粉末需滿足高純凈度、優(yōu)異球形度、窄粒徑分布及低氧含量等嚴格要求。當前主流應(yīng)用的金屬粉末材料包括鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金等。

    金屬粉末的形狀特性

    在3D打印金屬粉末制備過程中，因制作需求與方法差異，可生成球形、橢圓形、多孔海綿形、樹狀形等多種形態(tài)的顆粒。粉末形狀直接影響其流動性與松散度，進而對打印過程與成品質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。

    球形或類球形粉末因流動性優(yōu)異，可避免供粉系統(tǒng)堵塞，且易于鋪展為均勻薄層，從而提升打印精度與成品均勻性。但球形粉末因間隙較大，可能導(dǎo)致成品密度不足，需通過減小粒徑來優(yōu)化質(zhì)量。

    金屬粉末的粒徑選擇

    通常，較小直徑的金屬粉末更利于燒結(jié)過程，可增強燒結(jié)驅(qū)動力并減少堆積空隙，從而提升成品的力學(xué)性能。但粒徑并非越小越好：過細的粉末易在燒結(jié)時發(fā)生“球化”現(xiàn)象，導(dǎo)致鋪粉不均，反而影響打印精度。

    金屬粉末的純凈度控制

    除粒徑外，氧、氮等雜質(zhì)含量需嚴格管控。霧化法是當前金屬3D打印粉末的主流制備技術(shù)，但粉末的高比表面積易導(dǎo)致氧化。航空航天等高端領(lǐng)域?qū)﹄s質(zhì)含量要求極為嚴苛：高溫合金粉末氧含量需控制在0.006%-0.018%，鈦合金為0.007%-0.013%，不銹鋼為0.010%-0.025%。

    金屬粉末的粒度分布適配

    粉末粒度的選擇需結(jié)合不同能量源的3D打印機特性：

    激光作為能量源的打印機：因光斑聚焦精細，適合15-53μm的細粉，采用逐層鋪粉方式；

    電子束作為能量源的鋪粉型打印機：光斑略粗，更適合53-105μm的粗粉；

    同軸送粉型打印機：可采用105-150μm的更大粒徑粉末。

    綜上，3D打印金屬粉末的性能參數(shù)（形狀、粒徑、純凈度、粒度分布）需與打印工藝精準匹配，以實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的金屬零件制造。