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X射线计算机断层扫描（CT）是检测内部缺陷的金标准，可识别小至10μm的孔隙和裂纹，但是单件检测成本超500美元。在线监控系统通过红外热成像和高速摄像实时捕捉熔池动态：熔池异常波动（如飞溅）可即时调整激光参数。机器学习模型通过分析历史数据预测缺陷概率，西门子开发的“PrintSight”系统将废品率从15%降至5%以下。然而，缺乏统一的行业验收标准（如孔隙率阈值），导致航空航天与汽车领域采用不同质检协议，阻碍规模化生产。粉末冶金齿轮通过模压-烧结-精整工艺制造的密度可达理论密度的95%以上。河北模具钢粉末咨询
3D打印锆合金（如Zircaloy-4）燃料组件包壳，可设计内部蜂窝结构，提升耐压性和中子经济性。美国西屋电气通过EBM制造的核反应堆格架，抗蠕变性能提高50%，服役温度上限从400℃升至600℃。此外，钨铜复合部件用于聚变堆前列壁装甲，铜基体快速导热，钨层耐受等离子体侵蚀。但核用材料需通过严苛辐照测试：打印件的氦脆敏感性比锻件高20%，需通过热等静压（HIP）和纳米氧化物弥散强化（ODS）工艺优化。中广核已建立全球较早3D打印核级部件认证体系。
静电分级利用颗粒带电特性分离不同粒径的金属粉末，精度较振动筛提高3倍。例如，15-53μm的Ti-6Al-4V粉经静电分级后，可细分出15-25μm（用于高精度SLM）和25-53μm（用于EBM）的批次，铺粉层厚误差从±5μm降至±1μm。日本Hosokawa Micron公司的Tribo静电分选机，每小时处理量达200kg，能耗降低30%。该技术还可去除粉末中的非金属杂质（如陶瓷夹杂），将航空级镍粉的纯度从99.95%提升至99.99%。但设备需防爆设计，避免粉末静电积聚引发燃爆风险。
金属3D打印的主要材料——金属粉末，其制备技术直接影响打印质量。主流工艺包括氩气雾化法和等离子旋转电极法（PREP）。氩气雾化法通过高速气流冲击金属液流，生成粒径分布较宽的粉末，成本较低但易产生空心粉和卫星粉。而PREP法利用等离子电弧熔化金属棒料，通过离心力甩出液滴形成球形粉末，其氧含量可控制在0.01%以下，球形度高达98%以上，适用于航空航天等高精度领域。例如，某企业采用PREP法生产的钛合金粉末，其疲劳强度较传统工艺提升20%，但设备成本是气雾化法的3倍。金属粉末的氧含量控制是保证3D打印过程稳定性和成品耐腐蚀性的关键因素。
金属粉末回收是3D打印降低成本的关键。磁选法可分离铁基合金粉末中的杂质，回收率达90%以上；气流分级技术则通过离心场实现粒径精细分离，将粉末D50控制在±2μm以内。例如，某企业通过氢化脱氢工艺回收钛合金粉末，将氧含量从0.03%降至0.015%，性能接近原生粉末，回收成本降低60%。在模具制造领域，某企业采用“新粉+回收粉”混合策略（新粉占比70%），在保证打印质量的前提下，材料成本降低40%。但回收粉末的流动性可能下降，需通过粒径级配优化铺粉均匀性。马氏体时效钢（18Ni300）粉末通过定向能量沉积（DED）技术，可制造兼具高韧性和超高的强度的模具镶件。广东金属粉末合作
同步辐射X射线成像技术被用于实时观测金属3D打印过程中的熔池动态行为。河北模具钢粉末咨询
纳米级金属粉末（粒径＜100nm）使微尺度3D打印成为可能。美国NanoSteel的Fe-Ni纳米粉通过双光子聚合（TPP）技术打印出直径10μm的微型齿轮，精度达±200nm。应用包括MEMS传感器和微流控芯片：银纳米粉打印的电路线宽1μm，电阻率1.6μΩ·cm，接近块体银性能。但纳米粉的储存与处理极具挑战：需在-196℃液氮中防止氧化，打印环境需＜-70℃。日本TDK公司开发的纳米晶粒定向技术，使3D打印磁性件的矫顽力提升至400kA/m，用于微型电机效率提升15%。
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