金屬粉末的粒度分布是決定3D打印件致密性和表面粗糙度的關鍵因素。理想情況下，粉末粒徑應集中在15-53微米范圍內，其中細粉（<25μm）占比低于10%以減少煙塵，粗粉（>45μm）占比低于5%以避免層間未熔合。例如，316L不銹鋼粉末若D50（中值粒徑）為35μm且跨度（D90-D10）/D50<1.5，可確保激光選區熔化（SLM）過程中熔池穩定，抗拉強度達600MPa以上。然而，過細的鈦合金粉末（如D10<10μm）易在打印過程中飛散，導致氧含量升高至0.3%以上，引發脆性斷裂。目前，馬爾文激光粒度儀和動態圖像分析（DIA）技術被廣闊用于實時監測粉末粒徑，配合氣霧化工藝參數優化，可將批次一致性提升至98%。未來，AI驅動的粒度自適應調控系統有望將打印缺陷率降至0.1%以下。Al-Si系鑄造鋁合金廣闊用于汽車發動機缸體等復雜部件。湖北3D打印材料鋁合金粉末合作

金屬玻璃（如Zr基、Fe基）因非晶態結構具備超”高“強度（2GPa）和彈性極限（2%），但其快速凝固特性使3D打印難度極高。加州理工學院采用超高速激光熔化（冷卻速率達1×10^6 K/s）成功打印出塊體非晶合金齒輪，硬度HV 550，耐磨性比鋼制齒輪高5倍。然而，打印厚度受限（通常<5mm），且需嚴格控制粉末氧含量（<0.01%）。目前全球少數企業（如Liquidmetal）實現商業化應用，市場規模約1.2億美元，但隨工藝突破有望在精密儀器與運動器材領域爆發。

高熵合金（HEAs）作為一種新興金屬材料，由5種以上主元元素構成（如FeCoCrNiMn），憑借獨特的固溶體效應和極端環境性能，成為3D打印領域的研究熱點。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，需采用等離子旋轉電極（PREP）技術以避免成分偏析，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）和核聚變反應堆內壁涂層的應用已進入試驗階段。據Nature Materials研究預測，2030年高熵合金市場規模將突破7億美元，但需突破多元素粉末均勻性控制的技術瓶頸。

納米金屬粉末（粒徑<100nm）因其量子尺寸效應和表面效應，在催化、微電子及儲能領域展現獨特優勢。例如，鉑納米粉（粒徑20nm）用于燃料電池催化劑，比表面積達80m2/g，催化效率提升50%。3D打印結合納米粉末可實現亞微米級結構，如美國勞倫斯利弗莫爾實驗室打印的納米銀網格電極，導電率較傳統工藝提高30%。制備技術包括化學還原法及等離子體蒸發冷凝法，但納米粉末易團聚，需通過表面改性（如PVP包覆）保持分散性。2023年全球納米金屬粉末市場達12億美元，預計2030年增長至28億美元，年復合增長率15%，主要應用于新能源與半導體行業。

鈦合金（如Ti-6Al-4V）憑借優越的生物相容性、“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動機葉片的主要材料。3D打印技術可定制復雜多孔結構，促進骨骼細胞長入，縮短患者康復周期。在航空領域，GE公司通過3D打印鈦合金燃油噴嘴，將傳統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、氮發生反應，需在真空或高純度惰性氣體環境中操作。未來，低成本鈦粉制備技術（如氫化脫氫法）或將推動其更廣泛應用。

鋁合金梯度材料打印實現單一部件不同區域的性能定制。湖北3D打印材料鋁合金粉末合作

汽車行業對金屬3D打印的需求聚焦于輕量化與定制化，但是量產面臨成本與速度瓶頸。特斯拉采用AlSi10Mg打印的Model Y電池托盤支架，將零件數量從171個減至2個，但單件成本仍為鑄造件的3倍。德國大眾的“Trinity”項目計劃2030年實現50%結構件3D打印，依托粘結劑噴射技術（BJT）將成本降至$5/立方厘米以下。行業需突破高速打印（>1kg/h）與粉末循環利用技術，據麥肯錫預測，2025年汽車金屬3D打印市場將達23億美元，滲透率提升至3%。