增材制造用金屬粉末制備技術研究現狀及展望

何 杰，馬士洲，張興高，蓋希強，陳厚和，張開創

(1.南京理工大學化工學院，南京 210094；2.軍事科學院防化研究院，北京 102205)

0 引 言

增材制造(又稱3D打印)技術是通過3D打印設備逐層堆積原材料來制造零件的成形技術[1-2]，被譽為“第三次工業革命”的核心，其中金屬零件成形在整個增材制造技術體系中是最為前沿和最具潛力的。金屬零件增材制造原材料通常為專門定制的，尺寸、形狀和形態都經過精確優化的金屬粉末。例如，在金屬零件的選擇激光熔化(SLM)增材制造[3-4]過程中，通常首選尺寸小于53 μm的球形金屬細粉，同時還應避免空心顆粒和粉末團聚，以確保良好的加工性能和最終產品性能。

目前，國內外增材制造技術產業正處于高速發展時期，在材料、工藝、裝備、應用等方面，歐美的發展較國內更為系統全面。我國金屬增材制造技術規模應用的時間較短，相關研究主要集中于打印成形工藝等方面，而粉末材料、裝備配套等均未形成成熟的體系，其中以前者為甚。材料的研發投入較大、周期較長，需經過理論積累、成分設計、材料試制、性能驗證以及應用驗證等過程。高強度鋁合金粉末、特種銅合金和鈦鋁合金粉末、航空航天用耐高溫合金粉末等都有巨大的需求缺口。當前，國內很多公司都加大了對高品質粉體材料的研發投入，增材制造服務商和各級研究院也在整合資源，從應用端上進行材料體系的研發，部分已經通過試驗進入推廣階段，如長沙新材料研究院和蘇州三峰激光的高強鋁合金粉末以及威拉里新材料推出的高溫合金粉末等。……