金屬基復(fù)合材料（MMCs）通過將陶瓷顆粒（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)度與打印過程中的熱應(yīng)力控制仍是難點(diǎn)。2023年全球MMCs市場規(guī)模達(dá)6.8億美元，預(yù)計(jì)2030年增長至15億美元，主要驅(qū)動力來自航空航天與汽車零部件需求。多激光束協(xié)同打印技術(shù)將鋁合金構(gòu)件成型速度提升5倍。中國澳門鋁合金模具鋁合金粉末合作

金屬玻璃（如Zr基、Fe基）因非晶態(tài)結(jié)構(gòu)具備超”高“強(qiáng)度（2GPa）和彈性極限（2%），但其快速凝固特性使3D打印難度極高。加州理工學(xué)院采用超高速激光熔化（冷卻速率達(dá)1×10^6 K/s）成功打印出塊體非晶合金齒輪，硬度HV 550，耐磨性比鋼制齒輪高5倍。然而，打印厚度受限（通常<5mm），且需嚴(yán)格控制粉末氧含量（<0.01%）。目前全球少數(shù)企業(yè)（如Liquidmetal）實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，市場規(guī)模約1.2億美元，但隨工藝突破有望在精密儀器與運(yùn)動器材領(lǐng)域爆發(fā)。

鈧（Sc）作為稀有元素，添加至鋁合金（如Al-Mg-Sc）中可明顯提升材料強(qiáng)度與焊接性能。俄羅斯聯(lián)合航空制造集團(tuán)（UAC）采用3D打印的Al-Mg-Sc合金機(jī)身框架，抗拉強(qiáng)度達(dá)550MPa，較傳統(tǒng)鋁材提高40%，同時(shí)耐疲勞性增強(qiáng)3倍，適用于蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)的輕量化設(shè)計(jì)。鈧的添加（0.2-0.4wt%）通過細(xì)化晶粒（尺寸<5μm）與抑制再結(jié)晶，使材料在高溫（200℃）下仍保持穩(wěn)定性。然而，鈧的高成本（每公斤超3000美元）限制其大規(guī)模應(yīng)用，回收技術(shù)與低含量合金化成為研究重點(diǎn)。2023年全球鈧鋁合金市場規(guī)模為1.8億美元，預(yù)計(jì)2030年增長至6.5億美元，年復(fù)合增長率達(dá)24%。

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）過程中熔池穩(wěn)定，抗拉強(qiáng)度達(dá)600MPa以上。然而，過細(xì)的鈦合金粉末（如D10<10μm）易在打印過程中飛散，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態(tài)圖像分析（DIA）技術(shù)被廣闊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測粉末粒徑，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，AI驅(qū)動的粒度自適應(yīng)調(diào)控系統(tǒng)有望將打印缺陷率降至0.1%以下。金屬粉末的綠色制備技術(shù)（如氫霧化）降低碳排放30%。

鋁合金（如AlSi10Mg、Al6061）因其低密度（2.7g/cm3）、高比強(qiáng)度和耐腐蝕性，成為航空航天、新能源汽車輕量化的優(yōu)先材料。例如，波音公司通過3D打印鋁合金支架，減重30%并提升燃油效率。在打印工藝上，鋁合金易氧化且導(dǎo)熱性強(qiáng)，需采用高功率激光器（如500W以上）和惰性氣體保護(hù)（氬氣或氮?dú)猓┮苑乐寡趸瘜有纬?。此外，鋁合金打印件的后處理（如熱等靜壓HIP）可消除內(nèi)部殘余應(yīng)力，提升疲勞壽命。隨著電動汽車對輕量化需求的激增，鋁合金粉末的市場規(guī)模預(yù)計(jì)在2030年突破50億美元，年復(fù)合增長率達(dá)18%。氣霧化法制備的金屬粉末具有高球形度和低氧含量特性。重慶鋁合金工藝品鋁合金粉末

3D打印的鈷鉻合金牙冠憑借高精度和個(gè)性化適配備受牙科青睞。中國澳門鋁合金模具鋁合金粉末合作

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)。美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室通過激光粉末床熔融（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，2030年高熵合金市場規(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。