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/mm逐步調(diào)整至500J/mm。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)范圍擴展至-180℃~300℃。金屬材料微觀組織的各向異性是3D打印技術(shù)面臨的重要科學(xué)挑戰(zhàn)之一。湖北3D打印金屬粉末咨詢
3D打印鋯合金（如Zircaloy-4）燃料組件包殼，可設(shè)計內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)，提升耐壓性和中子經(jīng)濟性。美國西屋電氣通過EBM制造的核反應(yīng)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(fù)合部件用于聚變堆前列壁裝甲，銅基體快速導(dǎo)熱，鎢層耐受等離子體侵蝕。但核用材料需通過嚴(yán)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(yōu)化。中廣核已建立全球較早3D打印核級部件認(rèn)證體系。
等離子球化技術(shù)通過高溫等離子體將不規(guī)則金屬顆粒重新熔融并球形化，明顯提升粉末流動性和打印質(zhì)量。例如，鎢粉經(jīng)球化后霍爾流速從45s/50g降至22s/50g，堆積密度提高至理論值的65%，適用于電子束熔化（EBM）工藝。該技術(shù)還可處理回收粉末，去除衛(wèi)星粉和氧化層，使316L不銹鋼回收粉的氧含量從0.1%降至0.05%。德國H.C. Starck公司開發(fā)的射頻等離子系統(tǒng)，每小時可處理50kg鈦粉，成本較新粉降低40%。但高能等離子體易導(dǎo)致小粒徑粉末蒸發(fā)，需精細(xì)控制溫度和停留時間。
金屬3D打印的粉末循環(huán)利用率超95%，但需解決性能退化問題。例如，316L不銹鋼粉經(jīng)10次回收后，碳含量從0.02%升至0.08%，需通過氫還原爐（1200℃/H）恢復(fù)成分。歐盟“AMEA”項目開發(fā)了粉末壽命預(yù)測模型：根據(jù)霍爾流速、氧含量和衛(wèi)星粉比例計算剩余壽命，動態(tài)調(diào)整新舊粉混合比例（通常3:7）。瑞典Hgans公司建成全球較早零廢棄粉末工廠：廢水中的金屬微粒通過電滲析回收，廢氣中的納米粉塵被陶瓷過濾器捕獲（效率99.99%），每年減排CO 5000噸。
國際標(biāo)準(zhǔn)對金屬3D打印粉末提出新的嚴(yán)格要求。ASTM F3049標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鈦合金粉末氧含量需≤0.013%，球形度≥98%，粒徑分布D10/D90≤2.5；ISO/ASTM 52900標(biāo)準(zhǔn)則要求打印件內(nèi)部孔隙率≤0.2%，致密度≥99.5%。例如，某企業(yè)在通過ISO 13485醫(yī)療認(rèn)證，其鈷鉻合金粉末的雜質(zhì)元素（Fe、Ni、Mn）總和低于0.05%，符合植入物長期穩(wěn)定性要求。在航空航天領(lǐng)域中，某型號發(fā)動機葉片需通過NADCAP熱處理認(rèn)證，確保3D打印件在650℃高溫下抗蠕變性能達標(biāo)。粉末冶金技術(shù)通過壓制和燒結(jié)工藝，在汽車工業(yè)中廣闊用于生產(chǎn)強度高的齒輪和軸承。紹興粉末
金屬粉末的氧含量控制是保證3D打印過程穩(wěn)定性和成品耐腐蝕性的關(guān)鍵因素。湖北3D打印金屬粉末咨詢
靜電分級利用顆粒帶電特性分離不同粒徑的金屬粉末，精度較振動篩提高3倍。例如，15-53μm的Ti-6Al-4V粉經(jīng)靜電分級后，可細(xì)分出15-25μm（用于高精度SLM）和25-53μm（用于EBM）的批次，鋪粉層厚誤差從±5μm降至±1μm。日本Hosokawa Micron公司的Tribo靜電分選機，每小時處理量達200kg，能耗降低30%。該技術(shù)還可去除粉末中的非金屬雜質(zhì)（如陶瓷夾雜），將航空級鎳粉的純度從99.95%提升至99.99%。但設(shè)備需防爆設(shè)計，避免粉末靜電積聚引發(fā)燃爆風(fēng)險。湖北3D打印金屬粉末咨詢
