5.7 增材制造合金异军突起

2015年我国正式将增材制造纳入国家工业转型升级的重点方向，增材制造技术作为一项新兴技术，已在多个领域快速发展。增材制造用金属粉末是增材制造技术的重要技术水平体现，在某种程度上决定了增材制造技术在多个行业领域的推广应用。增材制造用金属粉末除需具备良好的可塑性外，还必须满足纯净度高、氧含量低、粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。

近年来越来越多的科研人员在高质量、低成本的增材制造用粉末的研究方面开展了大量的工作，开发出了多种粉末制备方法，包括机械粉碎法、氧化物还原法、还原-化合法、其他化学法、雾化法及电解法等。气雾化制粉技术具有生产效率高、成本低、球形度较好的优点，已成为增材制造用粉末高效制备的主要方法之一。

在增材制造用粉末材料种类方面，早期的研究主要集中在Ni、Cu、Pb、Sn、Zn等单组分金属粉末上，但由于这些单组分金属粉末在激光熔化成形过程中表面张力效应明显，球化现象严重，因此成形产品具有明显的工艺缺陷。近些年通过不断对材料进行设计、优化、改进，已开发出用于增材制造的镍基高温合金、不锈钢、超高强度结构钢、钛基合金、钴基合金、超合金、功能梯度合金、Co-Cr-Mo合金及Ni-Ti合金等。

从金属粉末制备技术的发展历史来看，未来数年内新型制粉技术会因为增材制造技术的突飞猛进而快速发展。近年来国内一些高校、企业相继开展了增材制造用粉末的制备研究并取得了一定的成果，部分企业还开发了专有的粉末制备装备，如郑州机械研究所有限公司针对钛基合金粉末开发的等离子旋转电极雾化制粉装备。但是国内企业对制粉的工艺过程还没有完全清晰的认识，对冷却模式与雾化间的相互协调耦合机制尚且模糊，在熔体冷却和结晶模式对破碎机理的影响方面更是缺乏深入的研究，导致国内在重要部件的增材制造方面，所需金属粉末大量依赖进口，因此高端增材制造用合金粉末的国产化研究与生产迫在眉睫，具有重要的现实意义。近年来增材制造技术的不断发展和在多个行业的快速应用，为增材制造用粉末的制备技术带来了新的机遇和挑战，相信在不久的将来，通过对制粉技术的不断挖掘，国内将开发出多种高端粉末制备技术，打破国外产品的市场垄断。