金屬基復(fù)合材料（MMCs）通過(guò)將陶瓷顆粒（如SiC、Al?O?）或碳纖維與金屬粉末（如鋁、鈦）結(jié)合，明顯提升強(qiáng)度、耐磨性與高溫性能。波音公司采用SiC增強(qiáng)的AlSi10Mg復(fù)合材料3D打印衛(wèi)星支架，比傳統(tǒng)鋁合金件減重25%，剛度提升40%。制備時(shí)需通過(guò)機(jī)械合金化或原位反應(yīng)確保增強(qiáng)相均勻分布（體積分?jǐn)?shù)10-30%），但界面結(jié)合強(qiáng)度與打印過(guò)程中的熱應(yīng)力控制仍是難點(diǎn)。2023年全球MMCs市場(chǎng)規(guī)模達(dá)6.8億美元，預(yù)計(jì)2030年增長(zhǎng)至15億美元，主要驅(qū)動(dòng)力來(lái)自航空航天與汽車(chē)零部件需求。鋁合金梯度材料打印實(shí)現(xiàn)單一部件不同區(qū)域的性能定制。山西3D打印金屬鋁合金粉末合作

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(guān)鍵因素。理想情況下，粉末粒徑應(yīng)集中在15-53微米范圍內(nèi)，其中細(xì)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(qū)熔化（SLM）過(guò)程中熔池穩(wěn)定，抗拉強(qiáng)度達(dá)600MPa以上。然而，過(guò)細(xì)的鈦合金粉末（如D10<10μm）易在打印過(guò)程中飛散，導(dǎo)致氧含量升高至0.3%以上，引發(fā)脆性斷裂。目前，馬爾文激光粒度儀和動(dòng)態(tài)圖像分析（DIA）技術(shù)被廣闊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)粉末粒徑，配合氣霧化工藝參數(shù)優(yōu)化，可將批次一致性提升至98%。未來(lái)，AI驅(qū)動(dòng)的粒度自適應(yīng)調(diào)控系統(tǒng)有望將打印缺陷率降至0.1%以下。遼寧金屬材料鋁合金粉末咨詢太空環(huán)境下金屬粉末的微重力3D打印技術(shù)正在試驗(yàn)驗(yàn)證。

柔性電子器件對(duì)導(dǎo)電性與機(jī)械柔韌性的雙重需求，推動(dòng)液態(tài)金屬合金（如鎵銦錫，Galinstan）與3D打印技術(shù)的結(jié)合。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)發(fā)出直寫(xiě)成型（DIW）工藝，在室溫下打印液態(tài)金屬電路，拉伸率超300%，電阻率穩(wěn)定在3.4×10?? Ω·m。該技術(shù)通過(guò)微流控噴嘴（直徑50μm）精確沉積，結(jié)合紫外固化封裝層，實(shí)現(xiàn)可穿戴傳感器的無(wú)縫集成。三星電子利用銀-聚酰亞胺復(fù)合粉末打印折疊屏手機(jī)鉸鏈，彎曲壽命達(dá)20萬(wàn)次，較傳統(tǒng)FPC電路提升5倍。然而，液態(tài)金屬的氧化與界面粘附性仍是挑戰(zhàn)，需通過(guò)氮?dú)猸h(huán)境打印與表面功能化處理解決。據(jù)IDTechEx預(yù)測(cè)，2030年柔性電子金屬3D打印市場(chǎng)將達(dá)14億美元，年增長(zhǎng)率達(dá)34%，主要應(yīng)用于醫(yī)療監(jiān)測(cè)與智能服裝領(lǐng)域。

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(dú)特的固溶體效應(yīng)和極端環(huán)境性能，成為3D打印領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室通過(guò)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(dá)250J，遠(yuǎn)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(dá)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(yīng)堆內(nèi)壁涂層的應(yīng)用已進(jìn)入試驗(yàn)階段。據(jù)Nature Materials研究預(yù)測(cè)，2030年高熵合金市場(chǎng)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。

汽車(chē)行業(yè)對(duì)金屬3D打印的需求聚焦于輕量化與定制化，但是量產(chǎn)面臨成本與速度瓶頸。特斯拉采用AlSi10Mg打印的Model Y電池托盤(pán)支架，將零件數(shù)量從171個(gè)減至2個(gè)，但單件成本仍為鑄造件的3倍。德國(guó)大眾的“Trinity”項(xiàng)目計(jì)劃2030年實(shí)現(xiàn)50%結(jié)構(gòu)件3D打印，依托粘結(jié)劑噴射技術(shù)（BJT）將成本降至$5/立方厘米以下。行業(yè)需突破高速打印（>1kg/h）與粉末循環(huán)利用技術(shù)，據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè)，2025年汽車(chē)金屬3D打印市場(chǎng)將達(dá)23億美元，滲透率提升至3%。

金屬粉末的松裝密度與振實(shí)密度比值反映其壓縮成型潛力。山西3D打印金屬鋁合金粉末合作

金屬基陶瓷復(fù)合材料（如Al-SiC、Ti-B4C）通過(guò)3D打印實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度-耐溫性-耐磨性的協(xié)同提升。美國(guó)NASA的GRX-810合金在鎳基體中添加氧化物陶瓷納米顆粒，高溫強(qiáng)度達(dá)1.5GPa（1100℃），較傳統(tǒng)合金提高3倍，用于下一代超音速發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。德國(guó)通快開(kāi)發(fā)的AlSi10Mg-30%SiC活塞，摩擦系數(shù)降低至0.12，柴油機(jī)燃油效率提升8%。制備難點(diǎn)在于陶瓷相均勻分散（需超聲輔助共混）與界面結(jié)合強(qiáng)度優(yōu)化（激光能量密度>200J/mm3）。2023年全球金屬-陶瓷復(fù)合材料打印市場(chǎng)達(dá)4.1億美元，預(yù)計(jì)2030年達(dá)19億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率31%。山西3D打印金屬鋁合金粉末合作