材料

一、不锈钢

特性：

• 耐腐蚀性强、强度高、成本适中，是 3D 打印中最常用的金属材料之一。

• 常见类型：316L（医用级）、304、17-4PH（沉淀硬化不锈钢）等。

适用工艺：

• 激光粉末床熔融（LPBF）、电子束熔融（EBM）、金属丝材熔融沉积（FDM 金属版）。

应用场景：

• 医疗领域：手术器械、齿科种植体（316L 不锈钢的生物相容性优异）。

• 工业零件：耐腐蚀阀门、化工设备组件。

• 模具制造：注塑模具型芯（通过随形冷却设计提升生产效率）。

二、钛合金

特性：

• 轻量化（密度约 4.5g/cm³）、高强度、耐高温（耐温可达 600℃以上）、生物相容性极佳。

• 典型牌号：Ti-6Al-4V（钛合金中最常用，强度与韧性平衡）、Ti-6242（航空用高温钛合金）。

适用工艺：

• 激光粉末床熔融（LPBF）、电子束熔融（EBM）、直接金属激光沉积（DMLS）。

应用场景：

• 航空航天：飞机结构件、发动机风扇叶片（减轻重量的同时保持高强度）。

• 医疗植入物：人工髋关节、脊柱融合器（Ti-6Al-4V 符合 ASTM F136 医用标准）。

• 体育器材：高端自行车架、高尔夫球杆头（轻量化与高韧性结合）。

三、铝合金

特性：

• 密度低（约 2.7g/cm³）、导热性好、易加工，但熔融时易氧化，需惰性气体保护。

• 常用牌号：AlSi10Mg（3D 打印专用，含 10% 硅和 1% 镁，流动性好）、Al6061、Al7075。

适用工艺：

• 激光粉末床熔融（LPBF）、定向能量沉积（DED）、Binder Jetting（粘结剂喷射）。

应用场景：

• 汽车行业：新能源汽车电池壳体、电机端盖（轻量化以提升续航）。

• 航空航天：卫星结构件、热管理部件（利用高导热性设计散热结构）。

• 消费电子：手机外壳、笔记本电脑散热模组（兼顾美观与功能性）。

四、镍基高温合金

特性：

• 优异的高温强度和抗氧化性（耐温可达 1100℃以上），常用于极端高温环境。

• 典型牌号：Inconel 625（耐腐蚀）、Inconel 718（沉淀硬化型，强度高）、Hastelloy X（航空发动机专用）。

适用工艺：

• 激光粉末床熔融（LPBF）、电子束熔融（EBM）、直接金属激光烧结（DMLS）。

应用场景：

• 航空航天：涡轮发动机燃烧室、涡轮叶片（Inconel 718 用于制造航空发动机高温部件）。

• 能源电力：燃气轮机喷嘴、核电压力容器内部零件。

• 化工行业：高温高压环境下的阀门、反应器组件。

五、钴铬合金

特性：

• 高强度、耐磨耐腐蚀、生物相容性优异，常用于医疗和高负载场景。

• 典型牌号：CoCrMo（医用级，用于骨科植入物）、Stellite 系列（耐磨合金，含钨、碳等）。

适用工艺：

• 激光粉末床熔融（LPBF）、电子束熔融（EBM）、金属粘结剂喷射（Binder Jetting）。

应用场景：

• 医疗领域：人工膝关节、牙冠（CoCrMo 的耐磨性优于不锈钢）。

• 工业耐磨件：发动机气门座、注塑模具耐磨涂层（Stellite 合金延长模具寿命）。

六、铜及铜合金

特性：

• 高导电性、导热性，耐腐蚀，但熔融难度大（激光吸收率低，需高功率设备）。

• 常见类型：纯铜（Cu）、黄铜（Cu-Zn）、青铜（Cu-Sn）、铜镍合金（Cu-Ni，如 Monel）。

适用工艺：

• 激光粉末床熔融（需高功率激光器，如 500W 以上）、定向能量沉积（DED）。

应用场景：

• 电子工业：散热模块、射频元件（利用高导电性）。

• 热管理领域：新能源汽车电池热交换器（黄铜的导热性与耐腐蚀性结合）。

• 艺术与装饰：雕塑、珠宝（纯铜的色泽和成型精度优势）。

七、贵金属

特性：

• 高价值、耐腐蚀、易加工，常用于珠宝、电子封装和特殊领域。

• 典型材料：黄金（Au）、白银（Ag）、铂金（Pt）。

适用工艺：

• 激光粉末床熔融（LPBF）、金属粘结剂喷射（Binder Jetting）、失蜡铸造结合 3D 打印蜡模。

应用场景：

• 珠宝定制：复杂纹样戒指、吊坠（3D 打印实现传统工艺难以完成的镂空设计）。

• 电子领域：高可靠性连接器（铂金的导电性和抗氧化性）。

• 医疗标记物：体内植入的标记芯片（黄金的生物相容性和稳定性）。

八、难熔金属

特性：

• 熔点极高（如钨熔点 3422℃，钼熔点 2623℃），耐高温性能卓越，但加工难度大。

• 典型材料：钨（W）、钼（Mo）、钽（Ta）、铌（Nb）。

适用工艺：

• 电子束熔融（EBM，高能束流可熔化高熔点材料）、热等静压（HIP）后处理强化。

应用场景：

• 航空航天：火箭喷嘴（钨的耐高温性适用于极端燃烧环境）。

• 半导体：溅射靶材（钼用于芯片制造中的薄膜沉积）。

• 核工业：核反应堆耐高温部件（钽的耐腐蚀性和高温稳定性）。

九、其他特殊合金

1. 双金属复合材料

• 特性：通过一次打印实现两种金属结合（如不锈钢 + 铜），兼具不同材料性能（如强度 + 导热）。

• 应用场景：热交换器一体化部件（不锈钢结构 + 铜导热层）。

2. 非晶合金（金属玻璃）

• 特性：无晶体结构，强度高、耐磨性好，但成型难度大（需极快冷却速度）。

• 典型材料：锆基非晶合金（Zr-based BMG）。

• 应用场景：高端刀具、耐磨齿轮（理论寿命比传统合金高 30% 以上）。

材料选择关键因素

1. 性能需求：强度、耐温、耐腐蚀性是核心考量（如航空选镍基合金，医疗选钛合金）。

2. 工艺匹配：高熔点金属需 EBM 或高功率 LPBF，低熔点金属可用 FDM 金属版。

3. 成本因素：钛合金、镍基合金成本较高，不锈钢、铝合金更经济。

4. 后处理难度：部分材料需热处理（如消除应力）或表面加工（如抛光、涂层）。

总结