通過原位合金化技術(shù)，3D打印可制造組分連續(xù)變化的梯度材料。例如，NASA的GRX-810合金在打印過程中梯度摻入0.5%-2%氧化釔顆粒，使高溫抗氧化性提升100倍，用于超音速燃燒室襯套。另一案例是銅-鉬梯度熱沉：銅端熱導(dǎo)率380W/mK，鉬端熔點2620℃，界面通過過渡層（添加0.1%釩）實現(xiàn)無缺陷結(jié)合。挑戰(zhàn)在于元素擴(kuò)散控制：需在單道熔池內(nèi)實現(xiàn)成分精確混合，激光掃描策略采用螺旋漸變路徑，能量密度從200J/mm3逐步調(diào)整至500J/mm3。德國Fraunhofer研究所已成功打印出熱膨脹系數(shù)梯度變化的衛(wèi)星支架，溫差適應(yīng)范圍擴(kuò)展至-180℃~300℃。316L不銹鋼粉末通過SLM（選擇性激光熔化）技術(shù)成型，可生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的耐高溫、抗腐蝕工業(yè)零件。河南因瓦合金粉末

聲學(xué)超材料通過3D打印的鈦合金螺旋-腔體復(fù)合結(jié)構(gòu)，在500-2000Hz頻段實現(xiàn)聲波衰減30dB。德國寶馬集團(tuán)在M系列跑車排氣系統(tǒng)中集成打印消音器，背壓降低20%而噪音減少5分貝。潛艇領(lǐng)域，梯度阻抗金屬結(jié)構(gòu)可扭曲主動聲吶信號，美國海軍測試的樣機檢測距離從10km降至2km。技術(shù)難點在于多物理場耦合仿真：單個零件的聲-結(jié)構(gòu)-流體耦合計算需消耗10萬CPU小時，需借助超算優(yōu)化。中國商飛開發(fā)的客艙降噪面板采用鋁硅合金多孔結(jié)構(gòu)，減重40%且隔聲量提升15dB，已通過適航認(rèn)證。上海鋁合金粉末咨詢金屬粘結(jié)劑噴射成型技術(shù)（BJT）通過逐層粘接和后續(xù)燒結(jié)實現(xiàn)近凈成形制造。

3D打印鈮鈦（Nb-Ti）超導(dǎo)線圈通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，臨界電流密度（Jc）達(dá)5×10? A/cm2（4.2K），較傳統(tǒng)繞制工藝提升40%。美國MIT團(tuán)隊采用SLM技術(shù)打印的ITER聚變堆超導(dǎo)磁體骨架，內(nèi)部集成多級冷卻流道（小直徑0.2mm），使磁場均勻性誤差＜0.01%。挑戰(zhàn)在于超導(dǎo)粉末的低溫脆性：打印過程中需將基板冷卻至-196℃（液氮溫區(qū)），并采用脈沖激光（脈寬10ns）降低熱應(yīng)力。日本住友電工開發(fā)的Bi-2212高溫超導(dǎo)粉末，通過EBM打印成電纜芯材，77K下傳輸電流超10kA，但生產(chǎn)成本是傳統(tǒng)法的5倍。

鈷鉻合金（如CoCrMo）因高耐磨性、無鎳毒性，成為牙科冠橋、骨科關(guān)節(jié)的優(yōu)先材料。傳統(tǒng)鑄造工藝易導(dǎo)致成分偏析，而3D打印鈷鉻合金粉末通過逐層堆積，可實現(xiàn)個性化適配。例如，某品牌3D打印鈷鉻合金牙冠，通過患者口腔掃描數(shù)據(jù)直接成型，邊緣密合度＜50μm，使用壽命較傳統(tǒng)工藝延長3倍。在骨科領(lǐng)域，某醫(yī)院采用3D打印鈷鉻合金膝關(guān)節(jié)假體，通過多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計促進(jìn)骨長入，術(shù)后發(fā)病率從2%降至0.3%。但鈷鉻合金粉末硬度高（HRC 35-40），需采用高功率激光器（≥500W）才能完全熔化，設(shè)備成本較高。鎢銅復(fù)合粉末通過粉末冶金工藝制備的電觸頭，具有優(yōu)異的耐電弧侵蝕性能。

SLM是目前應(yīng)用廣的金屬3D打印技術(shù)，其主要是通過高能激光束（功率通常為200-1000W）逐層熔化金屬粉末，形成致密實體。工藝參數(shù)如激光功率、掃描速度和層厚（通常20-50μm）需精確匹配：功率過低導(dǎo)致未熔合缺陷，過高則引發(fā)飛濺和變形。為提高效率，多激光系統(tǒng)（如四激光同步掃描）被用于大尺寸零件制造。SLM適合復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)，例如航空航天領(lǐng)域的燃油噴嘴，傳統(tǒng)工藝需20個部件組裝，SLM可一體成型，減少焊縫并提升耐壓性。然而，殘余應(yīng)力控制仍是難點，需通過基板預(yù)熱（比較高達(dá)500℃）和支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化緩解開裂風(fēng)險。金屬注射成型（MIM）結(jié)合粉末冶金與注塑工藝，可大批量生產(chǎn)小型精密金屬件。黑龍江冶金粉末合作

鈦合金因其優(yōu)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。河南因瓦合金粉末

納米級金屬粉末（粒徑＜100nm）可實現(xiàn)超高分辨率打印（層厚＜5μm），用于微機電系統(tǒng)（MEMS）和醫(yī)療微型傳感器。例如，納米銀粉打印的柔性電路導(dǎo)電性接近塊體銀，但成本是傳統(tǒng)蝕刻工藝的3倍。主要瓶頸是納米粉的高活性：比表面積大導(dǎo)致易氧化（如鋁粉自燃），需通過表面包覆（如二氧化硅涂層）或惰性氣體封裝儲存。此外，納米顆粒吸入危害大，需配備N99級防護(hù)的封閉式打印系統(tǒng)。日本JFE鋼鐵已開發(fā)納米鐵粉的穩(wěn)定制備工藝，未來或推動微型軸承和精密模具制造。