微層流霧化（Micro-Laminar Atomization, MLA）是新一代金屬粉末制備技術(shù)，通過超音速氣體（速度達Mach 2）在層流狀態(tài)下破碎金屬熔體，形成粒徑分布極窄（±3μm）的球形粉末。例如，MLA制備的Ti-6Al-4V粉末中位粒徑（D50）為28μm，衛(wèi)星粉含量＜0.1%，氧含量低至800ppm，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)氣霧化工藝。美國6K公司開發(fā)的UniMelt®系統(tǒng)采用微波等離子體加熱，結(jié)合MLA技術(shù)，每小時可生產(chǎn)200kg高純度鎳基合金粉，能耗降低50%。該技術(shù)尤其適合高活性金屬（如鋯、鈮），避免了氧化夾雜，為核能和航天領(lǐng)域提供關(guān)鍵材料。但設(shè)備投資高達2000萬美元，目前限頭部企業(yè)應(yīng)用。

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打印核級部件認證體系。

多激光金屬3D打印系統(tǒng)通過4-8組激光束分區(qū)掃描，將大型零件（如飛機翼梁）的打印速度提升至1000cm3/h。德國EOS的M 300-4系統(tǒng)采用4×400W激光，通過智能路徑規(guī)劃避免熱干擾，將3米長的鈦合金航天支架制造周期從3個月縮至2周。關(guān)鍵技術(shù)在于實時熱場監(jiān)控：紅外傳感器以1000Hz頻率捕捉溫度場，動態(tài)調(diào)整激光功率（±10%），使殘余應(yīng)力降低40%?？湛虯380的機翼鉸鏈部件采用該技術(shù)制造，減重35%并通過了20萬次疲勞測試。但多激光系統(tǒng)的校準精度需控制在5μm以內(nèi)，維護成本占設(shè)備總成本的30%。

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。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械性能。

金屬3D打印的主要材料——金屬粉末，其制備技術(shù)直接影響打印質(zhì)量。主流工藝包括氬氣霧化法和等離子旋轉(zhuǎn)電極法（PREP）。氬氣霧化法通過高速氣流沖擊金屬液流，生成粒徑分布較寬的粉末，成本較低但易產(chǎn)生空心粉和衛(wèi)星粉。而PREP法利用等離子電弧熔化金屬棒料，通過離心力甩出液滴形成球形粉末，其氧含量可控制在0.01%以下，球形度高達98%以上，適用于航空航天等高精度領(lǐng)域。例如，某企業(yè)采用PREP法生產(chǎn)的鈦合金粉末，其疲勞強度較傳統(tǒng)工藝提升20%，但設(shè)備成本是氣霧化法的3倍。粉末冶金鐵基材料通過滲銅處理，可同時提升材料的強度與耐磨性能。青海粉末咨詢

粉末冶金多孔材料憑借可控孔隙結(jié)構(gòu)在過濾器和催化劑載體領(lǐng)域應(yīng)用廣闊。青海粉末咨詢

通過雙送粉系統(tǒng)或?qū)娱g材料切換，3D打印可實現(xiàn)多金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)。例如，銅-不銹鋼梯度材料用于火箭發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁，銅的高導(dǎo)熱性可快速散熱，不銹鋼則提供高溫強度。NASA開發(fā)的GRCop-42（銅鉻鈮合金）與Inconel 718的混合打印部件，成功通過超高溫點火測試。挑戰(zhàn)在于界面結(jié)合強度控制：不同金屬的熱膨脹系數(shù)差異可能導(dǎo)致分層，需通過過渡層設(shè)計（如添加釩或鈮作為中間層）優(yōu)化冶金結(jié)合。未來，AI驅(qū)動的材料組合預(yù)測將加速FGM的工程化應(yīng)用。青海粉末咨詢