鎳基高溫合金（如Inconel 718、Hastelloy X）是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的主要材料。3D打印可制造內(nèi)部冷卻流道等傳統(tǒng)工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使葉片耐溫能力突破1000℃。然而，高溫合金粉末的打印面臨兩大難題：一是打印過(guò)程中易產(chǎn)生元素偏析（如Al、Ti的蒸發(fā)），需通過(guò)調(diào)整激光功率和掃描速度優(yōu)化熔池穩(wěn)定性；二是后處理需結(jié)合固溶強(qiáng)化和時(shí)效處理，以恢復(fù)γ'強(qiáng)化相分布。美國(guó)NASA通過(guò)EBM（電子束熔化）技術(shù)打印的Inconel 718渦輪盤，抗蠕變性能提升15%，但粉末成本高達(dá)$300-500/kg。未來(lái)，低成本回收粉末的再利用技術(shù)或成行業(yè)突破口。 回收金屬粉末的重復(fù)使用需經(jīng)過(guò)篩分和性能測(cè)試。中國(guó)澳門金屬鈦合金粉末合作

金屬-陶瓷或金屬-聚合物多材料3D打印正拓展功能器件邊界。例如，NASA采用梯度材料打印的火箭噴嘴，內(nèi)層使用耐高溫鎳基合金（Inconel 625），外層結(jié)合銅合金（GRCop-42）提升導(dǎo)熱性，界面結(jié)合強(qiáng)度達(dá)200MPa。該技術(shù)需精確控制不同材料的熔融溫度差（如銅1083℃ vs 鎳1453℃），通過(guò)雙激光系統(tǒng)分區(qū)熔化。此外，德國(guó)Fraunhofer研究所開(kāi)發(fā)的冷噴涂復(fù)合打印技術(shù)，可在鈦合金基體上沉積碳化鎢涂層，硬度提升至1500HV，用于鉆探工具耐磨部件。但多材料打印的殘余應(yīng)力管理仍是難點(diǎn)，需通過(guò)有限元模擬優(yōu)化層間熱分布黑龍江金屬材料鈦合金粉末合作鋁合金與鈦合金的復(fù)合打印技術(shù)正在實(shí)驗(yàn)階段。

鎂合金（如WE43）和鐵基合金的3D打印植入體，可在人體內(nèi)逐步降解，避免二次手術(shù)取出。韓國(guó)浦項(xiàng)工科大學(xué)打印的Mg-Zn-Ca多孔骨釘，通過(guò)調(diào)控孔徑（300-500μm）和磷酸鈣涂層厚度，將降解速率從每月1.2mm降至0.3mm，與骨愈合速度匹配。但鎂的劇烈放氫反應(yīng)易引發(fā)組織炎癥，需在粉末中添加1-2%的稀土元素（如釹）抑制腐蝕。另一突破是鐵基支架的磁性引導(dǎo)降解——復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)在Fe-Mn合金中嵌入四氧化三鐵納米顆粒，通過(guò)外部磁場(chǎng)加速局部離子釋放，實(shí)現(xiàn)降解周期從24個(gè)月縮短至6-12個(gè)月的可編程控制。此類材料已進(jìn)入動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，但長(zhǎng)期生物安全性仍需驗(yàn)證。

核電站反應(yīng)堆內(nèi)構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)依賴金屬3D打印的精細(xì)堆覆能力。法國(guó)EDF集團(tuán)采用激光熔覆技術(shù)（LMD），以Inconel 625粉末修復(fù)蒸汽發(fā)生器管板裂紋，修復(fù)層硬度達(dá)250HV，且無(wú)二次熱影響區(qū)。該技術(shù)通過(guò)6軸機(jī)器人實(shí)現(xiàn)曲面定向沉積，單層厚度控制在0.1-0.3mm，精度±0.05mm。挑戰(zhàn)在于輻射環(huán)境下的遠(yuǎn)程操作——日本三菱重工開(kāi)發(fā)的抗輻射打印艙，配備鉛屏蔽層與機(jī)械臂，可在10^4 Gy/h劑量率下連續(xù)工作。未來(lái)，鋯合金包殼管的直接打印或成核燃料組件維護(hù)的新方向。鈦合金粉末的等離子霧化技術(shù)可減少雜質(zhì)含量。

基于患者CT數(shù)據(jù)的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，使3D打印鈦合金植入體實(shí)現(xiàn)力學(xué)適配與骨整合雙重目標(biāo)。瑞士Medacta公司開(kāi)發(fā)的膝關(guān)節(jié)假體，通過(guò)生成式設(shè)計(jì)將彈性模量從110GPa降至3GPa，匹配人體骨骼，同時(shí)孔隙率梯度從內(nèi)部30%過(guò)渡至表面80%，促進(jìn)細(xì)胞長(zhǎng)入。此類結(jié)構(gòu)需使用粒徑20-45μm的Ti-6Al-4V ELI粉末，通過(guò)SLM技術(shù)以70μm層厚打印，表面經(jīng)噴砂與酸蝕處理后粗糙度達(dá)Ra=20-50μm。臨床數(shù)據(jù)顯示，優(yōu)化設(shè)計(jì)的植入體術(shù)后發(fā)病率降低60%，但個(gè)性化定制導(dǎo)致單件成本超$5000，醫(yī)保覆蓋仍是推廣瓶頸。鈦-鋁復(fù)合材料粉末可優(yōu)化打印件的強(qiáng)度與耐蝕性。中國(guó)澳門金屬鈦合金粉末合作

納米鈦合金粉末的引入可細(xì)化打印件晶粒尺寸，明顯提升材料的抗蠕變性能。中國(guó)澳門金屬鈦合金粉末合作

國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）的鎢質(zhì)第“一”壁需承受14MeV中子輻照與10MW/m2熱流。傳統(tǒng)鎢塊無(wú)法加工冷卻流道，而3D打印的鎢-銅梯度材料（W-10Cu至W-30Cu過(guò)渡層）通過(guò)EBM技術(shù)實(shí)現(xiàn)，熱疲勞壽命達(dá)5000次循環(huán)（較均質(zhì)鎢提升5倍）。關(guān)鍵技術(shù)包括：① 中子輻照模擬驗(yàn)證（在JET托卡馬克中測(cè)試）；② 界面擴(kuò)散阻擋層（0.1μm TaC涂層）抑制銅滲透；③ 氦冷卻通道拓?fù)鋬?yōu)化（壓降降低30%）。但鎢粉的高成本（$500/kg）與打印缺陷（孔隙率需<0.1%）仍是量產(chǎn)瓶頸，需開(kāi)發(fā)粉末等離子球化再生技術(shù)。