增材制造技術(shù)（AdditiveManufacturing，AM）又稱3D打印技術(shù)（3Dprinting），基于3D數(shù)字模型，通常以粉末狀金屬或塑料等可黏合材質(zhì)為原料，采用逐層疊加的形式完成零件制造，即“分層制造，逐層疊加”[1-5]。具有精準(zhǔn)度高、設(shè)計(jì)交付周期短、材料利用率高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，適合復(fù)雜件形狀結(jié)構(gòu)件成形制造，是顛覆傳統(tǒng)制造如鑄造、鍛造、擠壓、焊接、車削等加工方式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造自動(dòng)化、智能化的新型制造技術(shù)[6-8]。

鈦合金具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、硬度高、耐腐蝕性好、熱膨脹系數(shù)小、生物相容性好等優(yōu)異性能，受到航空航天、船舶制造、汽車制造、生物醫(yī)療等領(lǐng)域研究者的青睞[9-10]。以航空領(lǐng)域應(yīng)用為例，在美國(guó)第四代機(jī)F22中，鈦合金作為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)輪盤和葉片等結(jié)構(gòu)材料，用量高達(dá)41%，是名副其實(shí)的“太空金屬”[11]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，以Ti6Al4V為代表的鈦合金在金屬3D打印中占比超過26%，每年僅生物醫(yī)用植入體消耗的鈦及鈦合金制品即接近千噸[12-15]。

1、3D打印用鈦合金粉末性能要求

作為鈦合金3D打印的關(guān)鍵性原材料，高品質(zhì)鈦合金粉末是保證鈦合金打印件性能優(yōu)良的基礎(chǔ)[16]。隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)鈦合金粉末粒度、化學(xué)成分、流動(dòng)性、空心粉率、松裝密度等提出了相對(duì)嚴(yán)苛的要求。

1.1粉末粒度

粉末粒度，即粉末顆粒的尺寸大小，是決定3D打印粉末層厚度的最主要原因。打印時(shí)，粉末通過吸收能量發(fā)生熔化完成燒結(jié)成形，細(xì)顆粒粉末擁有更大的比表面積，打印時(shí)燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力更充足，成形質(zhì)量更好。但細(xì)粉占比過高時(shí)，容易在打印過程被能量束擊潰，發(fā)生“球化現(xiàn)象”，影響下層粉末的成形質(zhì)量。同時(shí)，細(xì)粒度粉末更容易受到靜電、分子引力等作用發(fā)生團(tuán)聚結(jié)塊，影響粉末輸送穩(wěn)定性[17]。

粉末粒度過粗則容易導(dǎo)致粉層過厚，進(jìn)而發(fā)生打印層間融合不佳現(xiàn)象甚至產(chǎn)生氣孔。所以，將粗細(xì)粉末顆粒按一定的比例級(jí)配混合，選擇適宜的粒度區(qū)間進(jìn)行打印才能得到良好的成形效果。根據(jù)金屬3D打印能量源的不同，粉末粒度一般有不同的要求。高品質(zhì)鈦合金粉末3D打印應(yīng)用一般集中在選區(qū)激光熔覆技術(shù)，該工藝一般要求粉末顆粒粒度為10~53μm。其他類主流的鈦合金3D打印要求為：電子束選區(qū)熔化技術(shù)要求粉末粒度為45～106μm，激光同軸送粉技術(shù)要求粉末粒度為75～250μm。

1.2化學(xué)成分

3D打印用鈦合金粉末的化學(xué)成分除主元素Ti、Al、V、Mo、Zr等外，一般還包括雜質(zhì)元素Fe、Si、C、N、H、O等[18]。雜質(zhì)元素來(lái)源包括原材料如海綿鈦、中間合金及粉末生產(chǎn)過程，環(huán)境引入的SiO₂、Al₂O₃、硅酸鹽等非金屬及陶瓷夾雜，以及粉末產(chǎn)品生產(chǎn)及后處理、運(yùn)輸、貯存等過程表面接觸吸附的氧、氮及水蒸氣等。

金屬粉末的純凈度直接影響到3D打印的成形質(zhì)量，通常雜質(zhì)元素會(huì)在打印過程與鈦合金發(fā)生反應(yīng)，還可能引發(fā)熔化不均，形成制件內(nèi)部缺陷。粉末中的夾雜物會(huì)提高顆粒硬度，降低粉末成形性能，對(duì)材料韌性造成不良影響。O、N元素常作為雜質(zhì)元素被重點(diǎn)控制，由于O元素與鈦親和力較高，在鈦合金粉末打印過程中，容易受環(huán)境等因素影響不斷發(fā)生增氧，導(dǎo)致打印件塑性降低，發(fā)生開裂的風(fēng)險(xiǎn)提高，所以氧元素常被作為雜質(zhì)元素進(jìn)行嚴(yán)格控制。含氧量較高時(shí)，還會(huì)降低潤(rùn)濕性甚至發(fā)生球化現(xiàn)象，降低制件的致密度和成形質(zhì)量。N元素一般作為間隙元素存在鈦合金中，適當(dāng)提高N元素含量對(duì)制件強(qiáng)化效果明顯。但高溫下N與Ti會(huì)生成脆而硬的TiN相，使得制件塑性劣化，所以打印過程需要嚴(yán)控氛圍中的雜質(zhì)元素含量[19]。

1.3粉末流動(dòng)性

粉末流動(dòng)性直接影響成形過程中鋪粉均勻性及送粉過程穩(wěn)定性，具有高流動(dòng)性的粉末，材料利用率也更高。粉末流動(dòng)性不佳時(shí)，容易造成掃描區(qū)熔化量不均，影響到成形件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及表面尺寸精度，一般粉末球形度越高，則流動(dòng)性越好，越利于打印成形過程鋪粉或送粉的順利進(jìn)行。粉末形貌是影響流動(dòng)性的決定性因素，且粉末形貌與制備方法密切相關(guān)，傳統(tǒng)機(jī)械破碎法所得粉末多為不規(guī)則異形粉，電解法制備粉末多為樹枝狀，而霧化法制備粉末多為球狀或近球狀[20]。

1.4空心粉率

空心粉率為打印粉末中的空心粉顆粒數(shù)量占粉末顆?？倲?shù)量的比例，目前空心粉率檢測(cè)方法主要包括金相法及工業(yè)CT掃描法。空心粉是一種由制備工藝產(chǎn)生的氣孔缺陷，會(huì)導(dǎo)致零件致密性及燒結(jié)區(qū)結(jié)合強(qiáng)度降低，并最終影響到產(chǎn)品的疲勞強(qiáng)度及使用壽命[21]。在制件打印成形過程中，鈦合金粉末原材料中的空心粉及內(nèi)部裹挾的氬氣無(wú)法完全消除或逃逸，從而遺傳在其制品內(nèi)部，進(jìn)而影響其制品的力學(xué)性能，且該類缺陷即使通過熱等靜壓處理也無(wú)法完全消除。

1.5松裝密度

粉末松裝密度是指粉末在自然狀態(tài)下堆積時(shí)單位體積的粉末質(zhì)量，一般作為參考值表征粉末在補(bǔ)給過程中的堆垛密實(shí)程度，常通過漏斗法進(jìn)行檢測(cè)。提高粉末的松裝密度，利于制件致密化、提高成形質(zhì)量和結(jié)合強(qiáng)度，且增大松裝密度更利于粉末流動(dòng)性提高。粉末粒度、形貌、空心粉率、水含量等共同影響粉末松裝密度，一般球形度更高的粉末產(chǎn)品，自然堆垛時(shí)粉末間隙更小，松裝密度更高。此外，當(dāng)期望制件獲得較高致密度時(shí)，應(yīng)選用具備雙峰分布特點(diǎn)的粉末，這是由于該類粉末粒度分布寬，粗細(xì)顆粒相互填充，提高了松裝密度從而提高致密度[22]。

2、3D打印用鈦合金粉末制備技術(shù)

近年來(lái)，隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，高球形度、良好流動(dòng)性、高純凈度、空心粉占比低等粉末特性，成為鈦及鈦合金3D打印用粉末原材料的重要技術(shù)指標(biāo)[23-24]。目前，3D打印領(lǐng)域中以Ti6Al4V為代表的鈦合金粉末制備技術(shù)，主要包括電極感應(yīng)熔煉惰性氣體霧化（EIGA）、等離子旋轉(zhuǎn)電極離心霧化制粉（PREP）、等離子球化制粉（PS）及等離子霧化制粉（PA），其中，EIGA法及PREP法是目前3D打印領(lǐng)域高品質(zhì)鈦合金粉末工業(yè)化應(yīng)用的最主要制備方法[25-26]。

氣霧化法制粉采用高速惰性氣體沖擊熔融金屬液流，從而形成細(xì)小的金屬液滴并凝固成粉末顆粒。早期氣霧化法制粉主要為真空感應(yīng)熔煉氣霧化法（VIGA法），制粉時(shí)采用坩堝加熱金屬原材料得到熔融液體，并以高速惰性氣流沖擊坩堝底部流出的熔融金屬液流，最終液流被沖擊破碎成細(xì)小液滴，并在表面分子張力作用下冷凝球化為固體顆粒。但因制粉過程容易受到熔煉坩堝污染，不適合高活性、高純凈球形鈦粉生產(chǎn)，鈦合金粉末制備逐漸被無(wú)坩堝霧化技術(shù)替代[27]。EIGA工藝為氣霧化法制備鈦合金粉末的典型代表，制粉時(shí)電極棒緩慢旋轉(zhuǎn)并逐漸降低靠近環(huán)形感應(yīng)線圈中加熱熔化，熔滴落入氣體霧化噴嘴系統(tǒng)，利用高壓惰性氣體實(shí)現(xiàn)霧化。EIGA法制粉時(shí)氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熔融液滴的表面能，液滴在表面能的驅(qū)動(dòng)下球化成粉末顆粒。

PREP制粉技術(shù)則是棒料經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)軸帶動(dòng)，形成較大的離心力，同時(shí)棒料一端在高溫電弧作用下熔化形成熔融金屬液膜，液膜邊緣在離心力的作用下沿切線方向上分散成小液滴，最終在表面張力作用下凝固球化成粉末[28]。EIGA及PREP粉末制備原理如圖1及圖2所示。

圖3為EIGA及PREP法制備的Ti6Al4V合金粉末SEM及金相截面照片，由圖可知，EIGA粉中存在較多形狀不規(guī)則的異形顆粒，且相互粘連的粉末占比較高，大尺寸顆粒表面粘附有較多衛(wèi)星顆粒，其金相截面照片表明，粉末中存在較多空心粉。PREP粉末則為良好球形顆粒，粉末相互獨(dú)立且趨于完美球形，粉末表面光滑，其金相截面照片表明，粉末中基本無(wú)空心粉顆粒，致密化度較高。目前，PREP粉末被認(rèn)為是3D打印用鈦合金粉末的最理想制備方法。目前，受限于制粉設(shè)備轉(zhuǎn)速，PREP制粉時(shí)15~53μm段粉末成品率較低（一般不足30%），相比于EIGA法制備粉末，成本相對(duì)較高。

除EIGA粉及PREP粉外，適于3D打印技術(shù)應(yīng)用的鈦合金粉末制備方法主要包括PS及PA法[31-32]。

PS技術(shù)一般以非球形的氫化脫氫合金鈦合金粉末為原料，經(jīng)氣流送入等離子火焰中融化成液滴，在液滴表面張力作用下凝固球化成球形顆粒。一般情況下，PS制粉一次球化率接近80%，粉末顆粒需經(jīng)過篩選及第二次球化處理，故而其O、N等氣體元素增量問題通常難以解決，同時(shí)粉體存在一定的粘連現(xiàn)象，粉體潔凈度較差。PA法一般以絲材為原材料，絲材在等離子射流作用下熔化成超細(xì)液滴，再進(jìn)入霧化室中冷卻凝固成超細(xì)粉末，但由于原材料為絲材，所以提高了加工成本。PA法制粉技術(shù)由加拿大AP&C公司開發(fā)設(shè)計(jì)，現(xiàn)AP&C已成為世界上最大的3D打印球形鈦合金粉末產(chǎn)地之一，其生產(chǎn)粉末暢銷全球。國(guó)內(nèi)因受專利封鎖及技術(shù)壟斷，關(guān)于PA法制粉鮮有報(bào)道，研究進(jìn)展相對(duì)緩慢。PA法制備粉末是僅次于PREP粉末球形度最好的粉末，其SEM照片表明，粉末基本為良好球形，表面光滑，僅有極少數(shù)衛(wèi)星粘連。PS及PA法制備Ti6Al4V粉末SEM照片如圖4所示。

3、PREP與EIGA技術(shù)制備粉末對(duì)比

3.1PREP法與EIGA法制粉工藝技術(shù)對(duì)比

因EIGA制粉技術(shù)及PREP制粉技術(shù)在制備原理上的差異，制備的鈦合金粉末性能也存在較大差異。比較而言，EIGA法成本相對(duì)較低，細(xì)粉收得率高，但純凈度較差。PREP粉末純凈度高、粒度分布范圍窄、球形度高，流動(dòng)性好，松裝密度和振實(shí)密度高，細(xì)粉收得率相對(duì)較低。PREP法與EIGA法制粉工藝技術(shù)及粉末特性對(duì)比如表1所示。

研究表明，打印件內(nèi)部孔洞缺陷是試樣裂紋萌生的主要形式之一，孔洞的存在將劣化打印件疲勞性能，成為限制航空航天、汽車等領(lǐng)域3D打印結(jié)構(gòu)件開發(fā)和使用的重要因素[33-34]。主要原因?yàn)?，原始合金粉末中存在的空心粉，?D打印熔化成形過程中，粉末內(nèi)部裹覆的氬氣無(wú)法完全消除或逃逸，從而遺留在制件內(nèi)，打印件在后期使用時(shí)，孔洞的存在更容易所引起應(yīng)力集中，在經(jīng)歷一定次數(shù)循環(huán)應(yīng)力后發(fā)生疲勞引發(fā)失效。目前階段，對(duì)3D打印件進(jìn)一步進(jìn)行HIP處理，是提高材料力學(xué)性能的有效和常用手段，如對(duì)Ti6Al4V打印件在920℃、100MPa進(jìn)行HIP處理2h，打印件力學(xué)性能達(dá)到并部分超過鍛件水平[35-37]。有文獻(xiàn)指出，HIP處理后材料疲勞性能提高，但經(jīng)HIP處理閉合的孔洞數(shù)量有限，且孔隙網(wǎng)一定程度上促進(jìn)了裂紋擴(kuò)展[37]。

因此，原始粉末的性能在一定程度上影響或決定了其3D打印制品的最終性能。EIGA粉中空心粉較多，3D打印后打印件中孔隙較多，進(jìn)而劣化制件力學(xué)性能，而PREP粉末中基本無(wú)空心粉，打印件致密度良好，也一定程度從根源上解決孔洞引發(fā)的應(yīng)力集中和失效，圖5為HIP后制件疲勞性能檢測(cè)對(duì)比。

對(duì)EIGA粉及PREP制備15~53μm及53~150μm粉末分別進(jìn)行性能檢測(cè)，其他性能檢測(cè)結(jié)果對(duì)比如表2和表3所示。檢測(cè)結(jié)果表明，EIGA粉末與PREP粉主要差異體現(xiàn)在流動(dòng)性、空心粉率及O含量。

3.2PREP法與EIGA法粉末性能差異原因分析

氣霧化過程中，熔滴體積尺寸較大的顆粒，冷速較慢，在粉末凝固時(shí)，同時(shí)受到自身重力及霧化室內(nèi)部氣流沖擊，飛行過程中容易與已經(jīng)冷卻凝固的小尺寸顆粒發(fā)生碰撞，形成粘連或焊合現(xiàn)象，粉末間局部粘附，形成類似衛(wèi)星狀顆粒，故而粉體形貌較差，衛(wèi)星顆粒較多。同時(shí)，在氣霧化制粉過程中，粉末顆粒的成形，依賴于高壓氣流對(duì)熔融金屬的破碎分散，當(dāng)液滴快速冷卻凝固時(shí)，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入熔融熔滴內(nèi)部的惰性氣體無(wú)法逸出，形成類似的包覆效果，粉末最終冷卻成形后，滯留與粉體芯部的氣體便以氣孔的形式滯留于粉末中 [39]。

PREP技術(shù)制粉過程中，熔融的金屬液在傳動(dòng)軸軸帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，形成較大的離心力，棒料邊緣部位液滴被甩出，形成細(xì)小的熔滴。由于表面張力的作用，熔滴在飛行過程中具有形成球體的趨勢(shì)，同時(shí)母合金棒熔池過熱度較高，金屬液滴球化時(shí)間較長(zhǎng)，因而制備的金屬粉末球形度較高。

PREP技術(shù)制粉過程中，金屬液滴主要依靠棒料離心作用形成，并最終冷卻成粉末，氬氣（Ar/He混合氣體）只起到引弧和制粉過程氣氛保護(hù)作用，故基本不會(huì)在顆粒內(nèi)部引入氣體形成氣孔。此外，制粉時(shí)棒料在等離子火炬作用下熔池溫度極高，在高的過熱度作用下，即使氣體進(jìn)入液滴，也有充分的時(shí)間在粉末冷卻前逸出，故粉末致密度高，基本無(wú)空心球顆粒[40]。

4、3D打印鈦合金應(yīng)用

20世紀(jì)50年代，Douglas公司在DC-T機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙及防火壁上首次使用鈦合金，從此揭開鈦材在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的序章。如今，鈦合金應(yīng)用已推廣至軍用戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、無(wú)人機(jī)、客機(jī)及民用飛機(jī)[41]。隨著我國(guó)航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展，結(jié)構(gòu)材料的使用日益趨向于質(zhì)輕、高強(qiáng)、高韌，鈦合金的特性基本為此量身定做，其在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用推廣已使航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比提高得到質(zhì)的飛躍[42]。

Ti6Al4V作為鈦合金典型，被廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)葉盤、葉片打印制造[43-44]。近年來(lái)，隨著我國(guó)科研工作者在耐熱、阻燃及高強(qiáng)鈦合金等不斷取得技術(shù)突破，已逐步縮小與歐美等工業(yè)強(qiáng)國(guó)差距，隨著國(guó)產(chǎn)C919大型客機(jī)2017年圓滿首飛，鈦合金用量占比已接近10%，其中，大尺寸雙曲面框、起落架主承力筒、機(jī)翼中央翼緣條等大型結(jié)構(gòu)件均為我國(guó)自主研制及打印成形。以C919客機(jī)機(jī)翼中央翼緣條為例，采用鈦合金進(jìn)行激光打印成形，最大尺寸為3070mm，最大變形量小于0.8mm，重196kg，相比于傳統(tǒng)加工工藝，研制周期縮短了2/3，成本降低了50%左右[45-46]。鈦合金因密度小、比強(qiáng)度高、生物相容性良好等特點(diǎn)，一定程度上填補(bǔ)了不銹鋼和鈷基合金作為外科植入物的缺陷，現(xiàn)已成為中高端外科植入物的主要原材料[47-48]。3D打印產(chǎn)品最突出的特點(diǎn)是精準(zhǔn)、適于復(fù)雜件成形、個(gè)性化定制，這與一些醫(yī)療器具用品精準(zhǔn)、復(fù)雜，甚至于一次性、量身定做的要求不謀而合，解決了早期患者對(duì)植入物“削足適履”式的窘境。隨著3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，3D打印鈦合金已逐漸得到醫(yī)患認(rèn)可和接受。國(guó)內(nèi)關(guān)于鈦合金3D打印顱骨、頜骨、股骨、髖關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、血管支架等的報(bào)道已現(xiàn)于較多文獻(xiàn)中[49-53]。因植入體與骨組織之間良好親容，3D打印多孔鈦從從眾多材料中脫穎而出。相比于致密材料，多孔鈦強(qiáng)度和彈性模量明顯下降，并且其密度、強(qiáng)度、彈性模量等性能，可以通過調(diào)整乃至設(shè)計(jì)孔結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到與骨組織的力學(xué)性能相匹配的水平空隙結(jié)構(gòu)，引入對(duì)應(yīng)力沖擊力起到良好的緩沖和減震作用，有效解決應(yīng)力屏蔽作用。其獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)及粗糙的內(nèi)外表面有利于成骨細(xì)胞的茹附、增殖和分化，促使新骨組織長(zhǎng)入和結(jié)合。

艦船領(lǐng)域如遠(yuǎn)洋油輪、遠(yuǎn)海軍艦，隨時(shí)面臨惡劣天氣、觸礁等突發(fā)情況造成的設(shè)備故障及零部件更換，常常耗費(fèi)較長(zhǎng)的維修更換周期，成本高風(fēng)險(xiǎn)大。采用3D打印技術(shù)可及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，解決船艦必須靠港配件進(jìn)行維修的窘境，已有文獻(xiàn)表明，Ti60、Ti2AlNb、Ti60-Ti2AlNb梯度材料，已被用于燃?xì)廨啓C(jī)鈦合金葉盤打印制造，在550～800℃使用溫度范圍內(nèi)得以靈活選擇使用，在保證葉盤整體性能的同時(shí)，達(dá)到減重、降低原料使用及制造成本。3D打印技術(shù)可以精確制備各種復(fù)雜造零件，并且可以最大程度縮短制造周期，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化設(shè)計(jì)制造。采用SLM技術(shù)，經(jīng)拓?fù)鋬?yōu)化的打印的鈦合金汽車車架零件減重至245g，凈減質(zhì)量達(dá)65%。對(duì)特殊結(jié)構(gòu)尺寸零件，可根據(jù)更換及維修需求，靈活設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最短作業(yè)周期內(nèi)完成零件更換[54]。

5、結(jié)論與展望

鈦及鈦合金3D打印，以粉末為原料實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件自動(dòng)化、智能化制備，相比傳統(tǒng)鑄造、鍛造等工藝技術(shù)，在產(chǎn)品制備靈活性、交付周期、加工精度及材料利用率等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。EIGA粉末及PREP粉末作為3D打印的最常用粉末原料，EIGA法成本相對(duì)較低，細(xì)粉收得率高，需解決粉末純凈度不足、空心粉占比較高的問題；PREP粉末純凈度高、球形度高，流動(dòng)性好，松裝密度和振實(shí)密度高，需解決細(xì)粉收得率不足的問題。經(jīng)過多年探索發(fā)展，我國(guó)鈦合金3D打印技術(shù)已成功推廣應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療、船舶、汽車等領(lǐng)域，高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)件打印已取得驕人的成績(jī)，隨著國(guó)內(nèi)制粉企業(yè)粉末制造技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不斷積累，在批次穩(wěn)定性控制、產(chǎn)品質(zhì)量不斷精益求精，國(guó)產(chǎn)鈦合金粉末實(shí)現(xiàn)低成本制造，逐步推入民用市場(chǎng)成為可能，未來(lái)實(shí)現(xiàn)鈦合金3D打印工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，將會(huì)是一項(xiàng)非常有挑戰(zhàn)性的事業(yè)，也必將對(duì)鈦合金工業(yè)帶來(lái)重大變革和洗禮。未來(lái)，隨著打印件評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系逐步建立完善，新材料體系不斷開發(fā)、打印過程控制逐步優(yōu)化，相信鈦合金3D打印終將成為加工制造領(lǐng)域的中流砥柱，造福于民。

參考文獻(xiàn)

[1]李俊生, 李端, 李學(xué)超, 等 . 3D 打印天線罩技術(shù)研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào), 2022, 36(22): 80.

[2]葉文輝, 廖強(qiáng), 宋陽(yáng), 等 . 基于 3D 打印技術(shù)的鈦及鈦合金精密鑄造工藝[J]. 有色金屬加工, 2022, 51(05): 34.

[3]王琪, 劉小娜, 黃晟, 等 . 不規(guī)則多孔結(jié)構(gòu)鈦合金人體植入物的制備和性能研究[J]. 鈦工業(yè)進(jìn)展, 2021, 38(04): 28.

[4]林毅貞,劉文彬 . 熱等靜壓對(duì) 3D 打印金屬構(gòu)件力學(xué)性能的影響[J].粉末冶金工業(yè),2023,33(3):120.

[5]胡建斌,劉曉靜,楊建明等.粉末擠出3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].粉末冶金工業(yè),2022,32(5):96.

[6]Kumar A, Nune KC, Murr LE, et al. Biocompatibility and me‐chanical behaviour of three-dimensional scaffolds for biomedi‐cal devices: process-structure-property paradigm. International Materials Reviews, 2016, 61(1): 20.

[7]Efraín Carre?o-Morelli, Mikel Rodriguez-Arbaizar. Powder Pressing, Shaping and 3D-Printing of Titanium Parts From Tita‐nium Hydride Powder[J]. Encyclopedia of Materials: Metals and Alloys, 2022, 7: 330.

[8]何亞洲, 沈鵬, 侯雅青, 等 . 永磁材料 3D 打印研究進(jìn)展[J]. 金屬功能材料,2022,29(05):28.

[9]汪豪杰, 楊芳, 郭志猛, 等 . 3D 打印鈦及鈦合金的發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)[J]. 稀有金屬材料與工程, 2021, 50(02): 709.

[10]邵志文 . 裝甲鈦合金低成本技術(shù)研究及其應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 金屬功能材料,2023,30(04):1.

[11]ZHANG Z H, LIU Q M, LIU S F, et al. Effect of 0.12wt% Hy‐drogen Addition on Microstructural Evolution of Ti-0.3Mo-0.8Ni Alloy Argon-arc Welded Joints [J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2019, 48(1): 104.

[12]李安, 劉世鋒, 王伯健, 等 . 3D 打印用金屬粉末制備技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 鋼鐵研究學(xué)報(bào), 2018, 30(06): 419.

[13]丁紅瑜, 黃潔, 馬超, 等 . 3D 打印技術(shù)在骨科醫(yī)療植入物方面的應(yīng)用及其對(duì)民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)件適航認(rèn)證的啟示[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2017, 31(S1): 83.

[14]郭勍, 張林嘉, 白瑞敏, 等 .粉末粒度和成分對(duì) Ti6Al4V ELI粉末內(nèi)部縮孔率的影響[J].粉末冶金工業(yè),2021,31(6):60.

[15]蘭劍, 劉立科, 王慶相, 等 .齒科用 Co25Cr5W5Mo合金粉末制備及激光選區(qū)熔化成形打印件性能分析[J]. 粉末冶金工業(yè),2021,31(6):13.

[16]劉悅, 唐若蘭,賈世召,等 .氫化鈦粉脫氫及球形鈦粉制造方法的研究進(jìn)展[J].粉末冶金工業(yè),2022,32(2):105.

[17]高超峰, 余偉泳, 朱權(quán)利, 等 . 3D 打印用金屬粉末的性能特征及研究進(jìn)展[J]. 粉末冶金工業(yè),2017, 27(5): 53.

[18]廉才浩, 楊勝, 周慧, 等 . 合金元素 Nb、Ta、Fe、Zr 對(duì)鈦合金組織和性能的影響[J]. 熱加工工藝, 2013, 42(14): 40.

[19]張捷頻, 閔新華 . 雜質(zhì)元素 N、O、Fe 對(duì) TA15 鈦合金性能和組織的影響[J]. 材料開發(fā)與應(yīng)用, 2013, 28 (02): 83.

[20]唐超蘭, 張偉祥, 陳志茹, 等 . 3D 打印用鈦合金粉末制備技術(shù)分析[J]. 廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2019, 36 (03): 91.

[21]王永慧, 胡強(qiáng), 張金輝, 等 . 激光選區(qū)熔化 3D 打印 AlSi10Mg拉伸性能影響因素[J]. 粉末冶金技術(shù), 2022, 40(02): 152.

[22]程玉婉, 關(guān)航健, 李博, 等 . 金屬 3D 打印技術(shù)及其專用粉末特征與應(yīng)用[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2017, 31(S1): 98.

[23]楊全占, 魏彥鵬, 高鵬, 等 . 金屬增材制造技術(shù)及其專用材料研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2016, 30(S1): 107.

[24]Turner B N, Gold S A. A review of melt extrusion additive manufacturing process: Ⅱ. Materials, dimensional accuracy and surface roughness [J]. Rapid Prototyping J, 2015, 21(3): 250.

[25]楊星波, 朱紀(jì)磊, 陳斌科, 等 . 等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化技術(shù)及粉末粒度控制研究現(xiàn)狀[J].粉末冶金工業(yè),2022,32(2):90.

[26]胡家齊, 程宗輝, 白兵 . 霧化制粉過程模擬仿真研究進(jìn)展[J].粉末冶金工業(yè),2022,32(5):103.

[27]李保強(qiáng), 金化成, 張延昌, 等 . 3D 打印用球形鈦粉制備技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 過程工程學(xué)報(bào), 2017, 17 (05): 911.

[28]李繼展,范志超,向抒林 .霧化法制備 25Cr35NiNb 合金粉末性能研究[J].粉末冶金工業(yè),2023,33(5):10.

[29]WEI M, CHEN S, LIANG J, et al. Effect of atomization pres‐sure on the breakup of TA15 titanium alloy powder prepared by EIGA method for laser 3D printing [J]. Vacuum, 2017, 143(9):185.

[30]LIU Y, LIANG S, HAN Z, et al. A novel model of calculating particle sizes in plasma rotating electrode process for superal‐loys[J]. Powder Technology, 2018, 336(6): 406.

[31]吳文恒, 王濤, 范玎 . 增材制造用球形金屬粉末主要制備技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 機(jī)械工程材料, 2021, 45 (11): 76.

[32]馬劍雄, 夏張文, 周偉民 . 金屬增材制造技術(shù)的發(fā)展與展望[J]. 金屬加工(熱加工), 2022(03): 22.

[33]Günther J, Krewerth D, Lippmann T, et al. Fatigue life of addi‐tively manufactured Ti-6Al-4V in the very high cycle fatigue re‐gime[J]. International Journal of Fatigue, 2016, 94: 236.

[34]SUN Y Y, Gulizia S, Oh C H, et al. The influence of asbuilt sur‐face conditions on mechnical properties of Ti-6Al-4V addi‐tively manufactured by selective electron beam melting[J].JOM, 2016, 68(3): 791.

[35]林毅貞,劉文彬 . 熱等靜壓對(duì) 3D 打印金屬構(gòu)件力學(xué)性能的影響[J].粉末冶金工業(yè),2023,33(3):120.

[36]湯慧萍 . 粉末床電子束 3D 打印 Ti-6Al-4V 合金的工程應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)材料進(jìn)展, 2020, 39(08): 551.

[37]Leuders S, Th?ne M, Roemer A, et al. On the mechanical be‐havior of titanium alloy Ti6Al4V manufactured by selective la‐ser melting: Fatigue resistance and crack growth performance[J]. International Journal of Fatigue, 2013, 48(3): 300.

[38]Benedetti M, Cazzolli M, Fontanari V, et al. Fatigue limit of Ti6Al4V alloy produced by selective laser sintering [J]. Proce‐dia Structural Integrity, 2016, 2: 3158.

[39] GUO R P, XU L, ZONG Y P, et al. Characterization of Preal‐loyed Ti-6Al-4V Powders from EIGA and PREP Process and Mechanical Properties of HIPed Powder Compacts [J]. Acta Metallurgica Sinica, 2017, 30(8):1.

[40]趙少陽(yáng), 談萍, 湯慧萍, 等 . 2種 3D打印用霧化 Ti-6Al-4V合金粉末的對(duì)比研究[J]. 鈦工業(yè)進(jìn)展, 2019, 36(04): 13.

[41]楊啟云, 吳文恒, 張亮, 等 . EIGA 霧化法制備 3D 打印用Ti6Al4V合金粉末[J]. 粉末冶金工業(yè), 2018, 28(3): 8.

[42]譚立忠, 方芳 . 3D 打印技術(shù)及其在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù), 2016(04): 1.

[43]徐家文, 云乃彰, 嚴(yán)德榮 . 數(shù)控電解加工整體葉盤的研究、應(yīng)用和發(fā)展[J]. 航空制造技術(shù), 2003(06): 31.

[44]韓壽波, 張義文, 田向軍, 等 . 航空航天用高品質(zhì) 3D 打印金屬粉末的研究進(jìn)展[J]. 粉末冶金工業(yè), 2017, 27(6): 44.

[45]林鑫, 黃衛(wèi)東 . 應(yīng)用于航空領(lǐng)域的金屬高性能增材制造技術(shù)[J]. 中國(guó)材料進(jìn)展, 2015, 34(9): 684.

[46]李斌 . 航空用鈦合金 TC18板材軋制工藝研究[D]. 西安: 西安建筑科技大學(xué), 2019.

[47]廖贊, 繆衛(wèi)東, 馬嘉麗 . 鈦合金在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀和展望[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2017, 03: 19.

[48]李伯瓊, 謝瑞珍, 李春林 . 燒結(jié)工藝對(duì)醫(yī)用 Ti-Nb-Ta-Zr 合金微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響[J].粉末冶金工業(yè),2020,30(3):58.

[49]牛京喆, 孫中剛, 常輝, 等 . 3D 打印醫(yī)用鈦合金研究進(jìn)展[J].稀有金屬材料與工程, 2019, 48(5): 1697.

[50]PENG W M, LIU Y F, JIANG X F, et al. Bionic mechanical de‐sign and 3D printing of novel porous Ti6Al4V implants for bio‐medical applications[J]. Journal of Zhejiang University-Science B(Biomedicine & Biotechnology), 2019: 20(8): 647.

[51]劉宸希, 康紅軍, 吳金珠, 等 . 3D 打印技術(shù)及其在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 材料工程, 2021: 49(06): 66.

[52]李祥, 王成燾, 張文光,等 . 多孔 Ti6Al4V植入體電子束制備及其力學(xué)性能[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 43(12): 1946.

[53]于振濤, 余森, 程軍, 等 . 新型醫(yī)用鈦合金材料的研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 金屬學(xué)報(bào), 2017, 53(10): 1238.

[54]周長(zhǎng)平, 林楓, 楊浩, 等 . 增材制造技術(shù)在船舶制造領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 船舶工程, 2017, 39(02): 80.

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