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金属增材制造（Metal AM）典型材料
目前金属增材制造以粉末床熔融（PBF / SLM / DMLS / EBM）为主流，使用预合金球形金属粉末；DED 和 WAAM 也可用丝材。以下为工业界最常用的典型材料体系。
一、典型金属材料体系总览
钛及钛合金
典型牌号：Ti6Al4V（Gr.5）、Ti6Al4V ELI（Gr.23）
特点：高强度/重量比、耐腐蚀、生物相容；导热差，易产生残余应力。
应用：航发支架、飞机结构件、骨科/齿科植入物。
不锈钢
典型牌号：316L、17-4PH（沉淀硬化）、304L、15-5PH
特点：316L 耐蚀性好；17-4PH 热处理后硬度高（HRC 27–33），综合性能好。
应用：医疗器械、化工部件、模具镶块、工装。
铝合金
典型牌号：AlSi10Mg（最常用）、AlSi7Mg、Scalmalloy（Al-Mg-Sc）
特点：轻量、导热好；高硅系裂纹倾向低，2xxx/7xxx 系列较难打印。
应用：航天支架、散热壳体、无人机件。
镍基高温合金
典型牌号：Inconel 718（最常用）、Inconel 625、Hastelloy X
特点：650–700℃ 仍保持高强度与抗氧化性；热裂纹敏感，需控温。
应用：航发燃烧室、涡轮叶盘、燃气轮机件。
钴铬合金
典型牌号：CoCrMo（ASTM F75）、CoCrWNi（F90）
特点：耐磨、耐腐蚀、生物相容；高熔点，传统加工难，AM 有优势。
应用：牙科冠桥/支架、人工关节、心血管支架。
铜及铜合金
典型牌号：Cu-ETP（纯铜）、CuCrZr、CuNi2SiCr
特点：极高导热/导电；高反射率+高导热，对激光波长和功率敏感。
应用：火箭推力室冷却层、感应线圈、电极。
难熔金属（小众/研发）
典型牌号：钨（W）、钽（Ta）、钼（Mo）、铌（Nb）
特点：极高温强度；裂纹/残余应力极大，常需高温预热或 EBM。
应用：核/航天热防护、特殊电极。
贵金属（小众专用）
典型牌号：金（Au）、银（Ag）、铂（Pt）合金
应用：高档首饰、牙科修复。
高熵/功能梯度材料（前沿研发）
典型牌号：FeCoNiCrMn 系、Ti-Ta 梯度等
应用：科研、特种植入/耐磨件。
注：DED / WAAM 工艺除粉末外，也常用对应成分的填充焊丝（如 Ti6Al4V 丝、ER316L 丝、Al 丝、Inconel 625 丝等）。
二、粉末关键质量要求（PBF）
形貌：高球形度（等离子雾化/电极感应熔炼气体雾化），流动性好。
粒度分布：常用 15–53 μm 或 20–63 μm。
氧/氮含量：Ti 合金粉末氧含量 ≤0.13%（新粉），循环使用需监控氧增量。
空心率/卫星粉：低空心率减少气孔；卫星粉影响铺粉均匀性。
回收利用：未熔化粉末可筛分回用（新粉掺入 30–50%），多次循环后需检测置换。
三、各材料主要工艺难点
Ti6Al4V：残余应力大，需基板预热（SLM 约 170–200℃），ELI 版本用于植入物。
AlSi10Mg：易氧化，铝粉易燃（需防爆），需合适能量密度防未熔/球化。
IN718 / IN625：热裂纹敏感，需基板预热（80–200℃）及后续固溶时效。
CoCr：高屈服强度导致支撑难去除，EBM 常用预热降应力。
纯铜：高反射、高导热，多需 ≥500 W 激光功率及优化扫描策略。
316L：相对易打印，但对能量密度敏感，过高易致匙孔气孔。
四、后处理对性能的影响
大多数金属 AM 件需热处理：
去应力退火：防止变形（几乎所有合金必做）。
热等静压（HIP）：封闭内部微孔（Ti、Al、IN718 承力件常用，可达 99.9%+ 致密）。
固溶+时效：IN718、17-4PH、AlSi7Mg 等沉淀硬化合金提升强度。
机加精整：配合面、密封面、螺纹等常需 CNC 最终加工。
经过合适热处理+PBF优化的金属件，其室温拉伸/疲劳性能通常可达到锻件/铸件相当水平，但 Z 向疲劳性能需特别关注，应优化摆放方向与扫描策略。
五、选材简易指引
航空航天主承力/轻量化：Ti6Al4V（ELI 用于植入/适航件）、IN718。
高温环境（燃机/排气）：IN718、IN625、Hastelloy X。
医疗植入物：Ti6Al4V ELI（ASTM F136）、CoCrMo（F75/F1537）。
耐蚀结构/工装/模具：316L、17-4PH。
轻量非承力壳/散热：AlSi10Mg（或 Scalmalloy 若需高强）。
高导热/导电功能件：CuCrZr / 纯铜（需高功率 SLM 或 DED）。
牙科/珠宝：CoCr 合金、贵金属合金。
成本敏感验证件：316L（相对成本较低）。
