鈮鈦（Nb-Ti）與釔鋇銅氧（YBCO）等超導材料的3D打印技術(shù)，正推動核磁共振（MRI）與聚變反應堆高效能組件發(fā)展。英國托卡馬克能源公司通過電子束熔化（EBM）制造鈮錫（Nb3Sn）超導線圈，臨界電流密度達3000A/mm2（4.2K），較傳統(tǒng)繞線工藝提升20%。美國麻省理工學院（MIT）利用直寫成型（DIW）打印YBCO超導帶材，長度突破100米，77K下臨界磁場達10T。挑戰(zhàn)在于超導相形成的精確溫控（如Nb3Sn需700℃熱處理48小時）與晶界雜質(zhì)控制。據(jù)IDTechEx預測，2030年超導材料3D打印市場將達4.7億美元，年增長率31%，主要應用于能源與醫(yī)療設(shè)備。

高熵合金（HEAs）作為一種新興金屬材料，由5種以上主元元素構(gòu)成（如FeCoCrNiMn），憑借獨特的固溶體效應和極端環(huán)境性能，成為3D打印領(lǐng)域的研究熱點。美國橡樹嶺國家實驗室通過激光粉末床熔融（LPBF）打印的CoCrFeMnNi高熵合金，在-196℃低溫下沖擊韌性達250J，遠超傳統(tǒng)不銹鋼（80J），適用于極地勘探裝備。此類合金的霧化制備難度極高，需采用等離子旋轉(zhuǎn)電極（PREP）技術(shù)以避免成分偏析，成本達每公斤2000美元以上。目前，HEAs在航空航天熱端部件（如渦輪葉片）和核聚變反應堆內(nèi)壁涂層的應用已進入試驗階段。據(jù)Nature Materials研究預測，2030年高熵合金市場規(guī)模將突破7億美元，但需突破多元素粉末均勻性控制的技術(shù)瓶頸。

鈦合金（如Ti-6Al-4V）憑借優(yōu)越的生物相容性、“高”強度重量比（抗拉強度≥900MPa）和耐腐蝕性，成為骨科植入物和航空發(fā)動機葉片的主要材料。3D打印技術(shù)可定制復雜多孔結(jié)構(gòu)，促進骨骼細胞長入，縮短患者康復周期。在航空領(lǐng)域，GE公司通過3D打印鈦合金燃油噴嘴，將傳統(tǒng)20個零件集成為1個，減重25%并提高耐用性。然而，鈦合金粉末成本高昂（每公斤約300-500美元），且打印過程中易與氧、氮發(fā)生反應，需在真空或高純度惰性氣體環(huán)境中操作。未來，低成本鈦粉制備技術(shù)（如氫化脫氫法）或?qū)⑼苿悠涓鼜V泛應用。

金屬粉末是3D打印的主要原料，其性能直接決定終產(chǎn)品的機械強度和精度。制備方法包括氣霧化（GA）、等離子旋轉(zhuǎn)電極（PREP）和水霧化等，其中氣霧化法因能生產(chǎn)高球形度粉末而廣泛應用。粉末粒徑通常控制在15-45微米，需通過篩分和分級確保粒度分布均勻。氧含量是另一關(guān)鍵指標，例如鈦合金粉末的氧含量需低于0.15%以防止脆化。先進的粉末后處理技術(shù)（如退火、鈍化）可進一步提升流動性。然而，金屬粉末的高成本（如鎳基合金粉末每公斤可達數(shù)百美元）仍是行業(yè)痛點，推動低成本的回收再利用技術(shù)成為研究熱點。等離子旋轉(zhuǎn)電極法（PREP）制備的鈦粉純度高達99.95%。

形狀記憶合金（如NiTiNol）與磁致伸縮材料（如Terfenol-D）通過3D打印實現(xiàn)環(huán)境響應形變的。波音公司利用NiTi合金打印的機翼可變襟翼，在高溫下自動調(diào)整氣動外形，燃油效率提升至8%。3D打印需要精確控制相變溫度（如NiTi的Af點設(shè)定為30-50℃），并通過拓撲優(yōu)化預設(shè)變形路徑。醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印的Fe-Mn-Si血管支架在體溫觸發(fā)下擴張，徑向支撐力達20N/mm2。2023年智能合金市場規(guī)模為3.4億美元，預計2030年達12億美元，年增長率為25%。

鋁合金粉末的衛(wèi)星球（衛(wèi)星顆粒）過多會導致鋪粉缺陷。安徽金屬材料鋁合金粉末

定向能量沉積（DED）通過同步送粉與高能束（激光/電子束）熔覆，適合大型部件（如船舶螺旋槳、油氣閥門）的快速成型。意大利賽峰集團使用的DED技術(shù)，以Inconel 625粉末修復燃氣輪機葉片，成本為新件的20%。其打印速度可達2kg/h，但精度較低（±0.5mm），需結(jié)合五軸加工中心的二次精銑。2023年DED設(shè)備市場達4.5億美元，預計在重型機械與能源領(lǐng)域保持12%同年增長。未來，多軸機器人集成與實時形變補償技術(shù)將會進一步提升其工業(yè)適用性。安徽金屬材料鋁合金粉末