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。

NASA“Artemis”計劃擬在月球建立3D打印基地，將要利用月壤提取的鈦、鋁粉制造居住艙，抗輻射性能較地球材料提升5倍。火星原位資源利用（ISRU）中，在赤鐵礦提取的鐵粉可通過微波燒結制造工具，減少地球補給依賴。深空探測器將搭載電子束打印機，利用小行星金屬資源實時修復船體。技術障礙包括：① 宇宙射線引發的粉末帶電；② 微重力鋪粉精度控制；③ 極端溫差（-150℃至+200℃）下的材料穩定性。預計2040年實現地外全流程金屬制造。云南鋁合金粉末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。

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。

金屬3D打印的主要材料——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。水霧化法生產的316L不銹鋼粉末成本較低，但流動性略遜于氣霧化制備的粉末。

316L不銹鋼粉末因其優異的耐腐蝕性和可加工性，成為工業級3D打印的關鍵材料。通過粉末床熔融（PBF）技術制造的316L零件，微觀結構呈現蜂窩狀奧氏體相，屈服強度可達500MPa以上，延伸率超過40%。該材料廣泛應用于石油化工管道、海洋裝備和食品加工設備。值得注意的是，粉末的球形度（>95%）和流動性（霍爾流速≤25s/50g）直接影響打印質量。目前行業采用氣霧化工藝生產高純度（O<0.03%）不銹鋼粉末，同時開發了含銅抑菌不銹鋼粉末以滿足醫療器械的特殊需求。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。紹興鈦合金粉末廠家

再生金屬粉末技術通過廢料回收重熔造粒，為環保型3D打印提供低成本、低碳排放的可持續材料解決方案。海南冶金粉末

通過雙送粉系統或層間材料切換，3D打印可實現多金屬復合結構。例如，銅-不銹鋼梯度材料用于火箭發動機燃燒室內壁，銅的高導熱性可快速散熱，不銹鋼則提供高溫強度。NASA開發的GRCop-42（銅鉻鈮合金）與Inconel 718的混合打印部件，成功通過超高溫點火測試。挑戰在于界面結合強度控制：不同金屬的熱膨脹系數差異可能導致分層，需通過過渡層設計（如添加釩或鈮作為中間層）優化冶金結合。未來，AI驅動的材料組合預測將加速FGM的工程化應用。海南冶金粉末

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