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來源: 發(fā)布時(shí)間:2025-07-02

3D打印多孔鉭金屬植入體通過仿骨小梁結(jié)構(gòu)(孔隙率70%-80%),彈性模量匹配人體骨骼(3-30GPa),促進(jìn)骨整合。美國(guó)4WEB Medical的脊柱融合器采用梯度孔隙設(shè)計(jì),術(shù)后6個(gè)月骨長(zhǎng)入率達(dá)95%。另一突破是鎂合金(WE43)可降解血管支架:通過調(diào)整激光功率(50-80W)控制降解速率,6個(gè)月內(nèi)完全吸收,避免二次手術(shù)。挑戰(zhàn)在于金屬離子釋放控制:FDA要求鎂支架的氫氣釋放速率<0.01mL/cm2/day,需表面涂覆聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)膜層,工藝復(fù)雜度增加50%。


3D打印金屬粉末的粒徑分布和球形度直接影響打印件的致密性和機(jī)械性能。山西粉末廠家

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高密度鎢合金粉末因其熔點(diǎn)高達(dá)3422℃和優(yōu)異的輻射屏蔽性能,被用于核反應(yīng)堆部件和航天器推進(jìn)系統(tǒng)。通過電子束熔融(EBM)技術(shù),可制造厚度0.2mm的復(fù)雜鎢結(jié)構(gòu),相對(duì)密度達(dá)98%。但打印過程中易因熱應(yīng)力開裂,需采用梯度預(yù)熱(800-1200℃)和層間退火工藝。新研究通過添加1% Re元素,將抗熱震性能提升至1500℃急冷循環(huán)50次無裂紋。全球鎢粉年產(chǎn)能約8萬噸,但適用于3D打印的球形粉末(粒徑20-50μm)占比不足5%,主要依賴等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化(PREP)技術(shù)生產(chǎn)。江蘇高溫合金粉末哪里買馬氏體時(shí)效鋼(18Ni300)粉末通過定向能量沉積(DED)技術(shù),可制造兼具高韌性和超高的強(qiáng)度的模具鑲件。

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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(dòng)性和打印質(zhì)量。例如,鎢粉經(jīng)球化后霍爾流速?gòu)?5s/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(guó)H.C. Starck公司開發(fā)的射頻等離子系統(tǒng),每小時(shí)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(shí)間。

3D打印鋯合金(如Zircaloy-4)燃料組件包殼,可設(shè)計(jì)內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu),提升耐壓性和中子經(jīng)濟(jì)性。美國(guó)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(cè)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(qiáng)化(ODS)工藝優(yōu)化。中廣核已建立全球較早3D打印核級(jí)部件認(rèn)證體系。


熱等靜壓(HIP)后處理能有效消除3D打印金屬件內(nèi)部的孔隙和殘余應(yīng)力。

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液態(tài)金屬(鎵銦錫合金)3D打印技術(shù)通過微注射成型制造可拉伸電路,導(dǎo)電率3×10? S/m,拉伸率超200%。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開發(fā)的直寫式打印系統(tǒng),可在彈性體基底上直接沉積液態(tài)金屬導(dǎo)線(線寬50μm),用于柔性傳感器陣列。另一突破是納米銀漿打?。簾Y(jié)溫度從300℃降至150℃,兼容PET基板,電阻率2.5μΩ·cm。挑戰(zhàn)包括:① 液態(tài)金屬的高表面張力需低粘度改性劑(如鹽酸處理);② 納米銀的氧化問題需惰性氣體封裝。韓國(guó)三星已實(shí)現(xiàn)5G天線金屬網(wǎng)格的3D打印量產(chǎn),成本降低40%。


高溫合金粉末在航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片3D打印中展現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫蠕變性能。山西粉末廠家

金屬材料微觀結(jié)構(gòu)的定向調(diào)控是提升3D打印件疲勞壽命的重要研究方向。山西粉末廠家

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(shí)現(xiàn)個(gè)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(zhǎng)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(jì)促進(jìn)骨長(zhǎng)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。山西粉末廠家

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