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。钛合金粉末因其优异的生物相容性，成为医疗领域3D打印骨科植入物的先选材料。杭州模具钢粉末

AlSi10Mg铝合金粉末在汽车和航天领域都掀起了轻量化革新。其密度为2.68g/cm3，通过电子束熔融（EBM）技术成型的散热器、卫星支架等部件可减重30%-50%。研究发现，添加0.5%纳米Zr颗粒可细化晶粒至5μm以下，明著提升抗拉强度至450MPa。全球带领企业已推出低孔隙率（<0.2%）的改性铝合金粉末，配合原位热处理工艺使零件耐温性突破200℃。但需注意铝粉的高反应性需在惰性气体环境中处理，粉末回收率控制在80%以上才能保证经济性。

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。

NASA的“OSAM-2”任务计划在轨打印10米长Ka波段天线，采用铝硅合金粉末（粒径20-45μm）和电子束技术。微重力环境下，粉末需通过静电吸附铺装（电场强度5kV/m），层厚控制精度±3μm。俄罗斯Energia公司测试了真空环境下的钛合金SLM打印，零件孔隙率0.2%，但设备功耗高达8kW，远超卫星供电能力。未来月球基地建设中，3D打印可利用月壤提取的金属粉末（如钛铁矿还原成钛粉）制造结构件，但月尘的高磨蚀性需开发专业用送粉系统，当前试验中部件寿命不足100小时。水雾化法制备的不锈钢粉末成本较低，但流动性逊于气雾化工艺生产的球形粉末。

镍基合金粉末在燃气轮机叶片制造中具有不可替代性。其3D打印需克服高残余应力（>800MPa）和开裂倾向，目前采用预热基板（400-600℃）和层间缓冷技术可有效控制缺陷。粉末化学需严格匹配ASTM F3056标准，其中Nb含量（5.0%-5.5%）直接影响γ"强化相析出。德国某研究所通过双峰粒径分布（10-30μm与50-80μm混合）提升堆积密度至65%，使零件在1000℃下的蠕变寿命延长3倍。该材料单公斤成本超过$500，主要受制于真空感应熔炼气雾化（VIGA）的高能耗工艺。

金属粉末的流动性指数（Hall Flowmeter）是评估3D打印铺粉质量的关键指标。杭州模具钢粉末

金属3D打印的粉末循环利用率超95%，但需解决性能退化问题。例如，316L不锈钢粉经10次回收后，碳含量从0.02%升至0.08%，需通过氢还原炉（1200℃/H?）恢复成分。欧盟“AMEA”项目开发了粉末寿命预测模型：根据霍尔流速、氧含量和卫星粉比例计算剩余寿命，动态调整新旧粉混合比例（通常3:7）。瑞典H?gan?s公司建成全球较早零废弃粉末工厂：废水中的金属微粒通过电渗析回收，废气中的纳米粉尘被陶瓷过滤器捕获（效率99.99%），每年减排CO? 5000吨。