1、前言

3D打印手艺是以三维盘算机辅助设计（CAD/CAM）模子为基础，，，，，，直接将粉末或丝状质料加工制造成形，，，，，，而无需或少少附加其他工艺的先进制造手艺。。。。。。。。金属粉末工业是3D打印工业链中最主要的部分，，，，，，3D打印历程中粉末质料在高能热源作用下的冶金转变速率极快，，，，，，成形历程中粉末质料与热源直接作用，，，，，，粉末质料没有模具的约束以及外部长期压力的 作用。。。。。。。。因此3D打印工艺对金属粉末  的粒径、粒度漫衍、比外貌积、粉体密  度、松装密度、粉末流动性、振实密度 等性能要求都很是高。。。。。。。。

钛合金具有耐高温、高强度、耐 侵蚀、低密度、弹性模量靠近人骨以 及生物相容性优良等优点，，，，，，因此3D打 印钛合金被普遍应用于航空航天、化 工、核工业、运动器材及医疗器械等  领域。。。。。。。。现在海内企业生产钛合金粉末  的主要要领有电极感应熔化起雾化 法、等离子火炬雾化法和等离子旋转 电极法等。。。。。。。。现在海内钛粉工业整体仍 处于工业化生长初期，，，，，，保存自主立异  能力缺乏、缺乏行业龙头企业、工业发  展情形有待改善等问题。。。。。。。。

2、3D 打印钛粉的制备手艺及重点企业

由于钛合金熔点高并且高温条 件下极为生动，，，，，，易与绝大大都单质及 化合物反应而被污染，，，，，，因此3D打印技 术对粉末质料要求极高，，，，，，主要包括： 氧含量低（<0.15，，，，，，质量分数）、球形度 高、纯净度高、粒径漫衍窄、粉末粒径  细小、松装密度高、可塑性和流动性好 等。。。。。。。。制备金属粉末的主流要领为雾化 法。。。。。。。。海内企业正在起劲举行钛粉工业 结构，，，，，，但总体处于工业生长初期。。。。。。。。

2.1 电极感应熔化气体雾化

电极感应熔化气体雾化法（Electrode induction melting gasatomization,EIGA）是接纳无坩埚熔化手艺，，，，，，质料钛合金被加工成金属棒置于感应线圈中加热熔化，，，，，，雾化气流  在下部对液流举行破碎，，，，，，此设计阻止了钛金属液与坩埚和导流管的直接接触，，，，，，阻止了冶金污染，，，，，，坚持粉末的高纯净度，，，，，，其原理图如图1所示。。。。。。。。

E I G A手艺的优点是质料无污染、加热速率快、工艺简朴、装备洗濯利便等。。。。。。。。现在，，，，，，该手艺亟待解决的问题是：电极棒在雾化历程中必需稳固停留于感应线圈牢靠位置，，，，，，此时钛棒笔直送料速率和自转速率的配合不易控制；；；；；感应熔化后钛液进入雾化喷嘴是应为一连液流，，，，，，现实雾化历程泛起中止液滴，，，，，，爆发不稳固熔化从而壅闭感应线圈，，，，，，以是钛合金稳固一连熔化是EIGA手艺的难点。。。。。。。。

现在海内企业生产钛粉的主流手艺为EIGA手艺。。。。。。。。飞而康快速制造科技有限责任公司建有一条入口电极感应熔炼气雾化钛合金粉末生产线，，，，，，并于2012年投入使用。。。。。。。。该线年产钛合金粉末90t，，，，，，是海内现在顺遂通过CAAC适航认证的生产线，，，，，，可提供批次稳固、纯净度高、球形度高，，，，，，可抵达国际航空标准的钛合金粉末。。。。。。。。江苏威拉里新质料科技有限公司是由徐州矿务集团投资组建的高新手艺企业，，，，，，建设于2015年，，，，，，手艺蹊径接纳天下一流的真空气雾化、等离子雾化粉体制备手艺，，，，，，主要从事研发、生产、销售钛合金等十余种高端金属粉体，，，，，，可实现个性化定制高质量金属粉体。。。。。。。。中国航发北京航空质料研究院（以下简称“航材院”）是海内最早从事钛合金高纯球形粉末研制的单位，，，，，，拥有25年气雾化制粉手艺履历，，，，，，从外洋引进和自主研发建设钛合金粉末生产线，，，，，，建设多条粉末生产线，，，，，，研制生产高纯钛基、钛铝基合金球形粉末，，，，，，可批量生产高纯、低氧、粒度可控的钛合金粉末，，，，，，在3D打印工况下体现出优异的物理性能。。。。。。。。中航迈特粉冶科技(北京)有限公司（以下简称“中航迈特”）自通过主设计开发多台先进的EIGA制粉装备，，，，，，突破并解决一系列制粉基础科学和要害工程手艺问 题，，，，，，乐成研制出切合航标、国军标、美国A S TM、AMS等标准的钛合金粉末，，，，，，质料性能与入口产品相当，，，，，，产品在我国航空航天零件热等静压、3D打印等工艺手艺上获得应用。。。。。。。。

2.2 等离子火炬雾化法

等离子雾化（Plasmaa t o m i z a t i o n , P A）热源由若干个等离子喷枪组成，，，，，，质料设计为丝材，，，，，，生产历程中钛丝被等离子热源加热熔化进而球化凝固成粉。。。。。。。。P A手艺中熔 化和雾化同时举行，，，，，，等离子枪将电能转化成热能和动能，，，，，，用氩气（A r）避免气体与雾化质料爆发反应。。。。。。。。直流等离子枪的功率为20 ～40kW，，，，，，每枪口流速为100 ～120L / m i n，，，，，，与其他要领相比，，，，，，等离子雾化的粉末较细，，，，，，平均尺寸为40μm，，，，，，尺寸漫衍较窄。。。。。。。。P A装置由加拿大Pegasus RefractoryMaterials发明，，，，，，如图2所示。。。。。。。。

P A工艺的优点是钛丝熔化历程无需坩埚，，，，，，因此制备的钛粉纯净度高、粉末粒度细（D50约40μ m）、雾化效率高、球形度高；；；；；P A手艺的工艺难点是金属丝的送丝速率、等离子喷枪的事情功率和等离子喷枪位置的实现最优配合。。。。。。。。

现在海内真正攻克等离子火炬雾化手艺的企业未几，，，，，，湖南顶立科技有限公司（以下简称“湖南顶立”）通过借鉴美国与俄罗斯手艺，，，，，，经由自主研发，，，，，，乐成研制等离子火炬雾化妆 备，，，，，，粉末球形度抵达95%，，，，，，细粉收得率（≤ 53μ m）抵达32%。。。。。。。。北京环宇冠川等离子手艺有限公司、山东晶鑫晶体科技有限公司、新疆天业有限公司等在相关手艺研发方面取得一些希望，，，，，，成都优材科技公司、成都天齐机械五矿收支口公司主要引进外洋装备。。。。。。。。

2.3 等离子旋转电极雾化

等离子旋转电极雾化制粉法（P l a s m a R o t a t i n g E l e c t r o dProcess,PREP）是将钛合金制成棒状自耗电极，，，，，，其端面被电弧熔化为钛液，，，，，，通过电极自身旋转（15000 ～60 000r pm）的离心力将液体抛出进而破损为细小液滴，，，，，，随之冷凝为钛粉。。。。。。。。1974年P R E P工艺由美国核金属公司开发乐成，，，，，，其事情原理如图3所示。。。。。。。。

PREP手艺的优点是粉末无污染、含氧量低（≤1 000ppm）、粉末球形度高、粒度漫衍窄、无卫星粉；；；；；其弱点是：电极棒尺寸要求高（20 ～40mm），，，，，，本钱较高、电极转速较快、转轴容易磨损，，，，，，因此坚持高速旋转电极的真空密封性和清洁度是该手艺的要害问题。。。。。。。。；；；；悼蒲а芯孔茉海牛┫率糁Ｖ莼笛芯克邢薰窘杓砺匏购臀诳死际忠，，，，，，首先实现了P R E P手艺的国产化。。。。。。。。现在海内应用P R E P手艺生产钛粉的企业有十几家。。。。。。。。西北有色金属研究院(集团（) 以下简称“西北有色院”）下属的西安欧中质料科技有限公司通过“引进消化吸收再立异”，，，，，，组建了具备国际先进水平的海内首条超高转速30 000r p m等离子旋转电极雾化SS—PREP金属球形粉末工业化生产线，，，，，，主要致力于钛合金球形粉末制备，，，，，，及相关产品的深度开发。。。。。。。。西北有色院控股的西安赛隆金属质料有限责任公司生产的S L P A—V型等离子旋转电极雾化制粉装备，，，，，，接纳电极棒料立式安排结构，，，，，，极大地降低了

装备的振动，，，，，，提高了事情转速，，，，，，研发出国际首台立式P R E P装备，，，，，，立异的桌面级P R E P装备电极棒最高转速达60 000rpm；；；；；研发出钛镍（TiNi）、Ti钽（Ta）、Ti铝（Al）、Ti铌（Nb）锆（Zr）等40余种牌号的3D打印用高品质球形金属粉末；；；；；该公司形成了年产200t金属粉末、多套P R E P装备的生产能力。。。。。。。。中航迈特、湖南顶立、陕西维克德科技开发有限公司等公司都为PREP钛粉供应商。。。。。。。。

3、对我国3D 打印钛粉工业的思索

据市场研究公司ID Tech Ex报道，，，，，，2017年我国3D打印质料市场规模抵达29.92亿元，，，，，，钛合金占比最大，，，，，，抵达了20.2%，，，，，，即6.04亿元。。。。。。。。由于钛合金3D打印对粉末质料各项指标要求有别于古板粉末冶金，，，，，，海内现实能自主生产3D打印用及格球形钛合金粉末的制造商并未几，，，，，，大部分刚起步，，，，，，基本由古板粉末冶金制粉行业转向3D打印钛合金粉末行业。。。。。。。。焦点手艺相对欠缺使企业在转型中遇到重重阻力，，，，，，产品品质难以包管。。。。。。。。据媒体报道，，，，，，现在我国70%以上的3D打印钛合金粉末源于入口。。。。。。。。我国3D打印钛粉工业保存起步晚、工业薄弱、主流工艺缺乏原创、专利结构不对理、立异能力缺乏、行业标准欠缺、主干企业缺失等问题。。。。。。。。针对现实状态，，，，，，提出以下建议。。。。。。。。

3.1增强手艺自主立异

现在天下规模钛粉主要供应商为美国卡彭特、英国L PW、山特维克（S a n d v i k O s p r e y）、吉凯恩（J K NHo e g a n a e s）、瑞典赫格纳斯等，，，，，，这些 公司垄断了3D打印钛粉的60%以上的焦点专利。。。。。。。。不过，，，，，，海内企业、科研院所和高校在钛粉研究领域正举行起劲攻关。。。。。。。。有研科技集团下属北京康普锡威科技有限公司在国家“863”课题资助下经由5年专项攻关突破外洋专利封闭，，，，，，基本实现钛粉工业化。。。。。。。。航材院、中国钢研科技集团有限公司、西北有色院、中航迈特以及中南大学、北京科技大学等单位都在举行自主立异，，，，，，可是由于工业基础薄弱，，，，，，生产研发实体的盈利能力有限，，，，，，相关科研投入缺乏，，，，，，造成我国相关焦点专利结构缺乏，，，，，，焦点手艺受制于人。。。。。。。。因此，，，，，，国家层面要增添相关领域重大专项课题结构，，，，，，指导相关实体的配套自筹资金投入，，，，，，降低科研院所、企业和高校的财务压力，，，，，，使科研职员能铺开手脚，，，，，，全身心投入科研立异。。。。。。。？？？？？蒲性核⑵笠岛透咝Ｒ鹁⑾嘀，，，，，，形成科研协力，，，，，，举行大团队攻关，，，，，，强化立异能力，，，，，，开发具有完全自主知识产权的钛粉制备工艺。。。。。。。。

3.2 培育优势主干企业

现在我国钛粉生产企业没有上市公司，，，，，，中小企业占有行业主流。。。。。。。。应选择一批具有焦点手艺的重点企业，，，，，，以资源运作、战略相助、吞并重组核手艺控股等方法，，，，，，举行整合，，，，，，加速培育具有竞争力的龙头企业；；；；；勉励3D打印大企业加入钛粉等相关手艺研发及应用领域拓展。。。。。。。。勉励国有资源与风投资源进入3D打印钛粉领域，，，，，，加速重点企业知识产权结构；；；；；增进企业焦点竞争力提升；；；；；打造品牌优势的立异型企业，，，，，，勉励下游应用企业对上游粉末质料制备企业的吞并重组，，，，，，在一段时间内推出若干家重点上市企业。。。。。。。。勉励大中小企业协同生长，，，，，，提高质料制备企业的集中度。。。。。。。。

3.3 优化工业生长情形

一是加速完善3D打印粉末质料相关标准。。。。。。。。以我国相关工业生长为基础，，，，，，借鉴外洋相关标准，，，，，，形成完善的3D打印粉末质料工业标准系统。。。。。。。。二是增强焦点专利的前瞻性结构与保；；；；。。。。。。。。相关部分举行工业的前瞻研究，，，，，，指导勉励企业、科研院所等举行深度研究，，，，，，申请焦点专利，，，，，，补齐工业短板。。。。。。。。加大对3D打印粉末质料专利侵权特殊是焦点工艺侵权事务的处分力度，，，，，，保；；；；ぷ灾髁⒁煨Ч，，，，，，维护行业生长竞争秩序。。。。。。。。三是起劲举行相关工业结构。。。。。。。。粉末质料是3D打印的基础，，，，，，因此粉末质料生产企业应该只管靠近应用企业，，，，，，形成工业集群，，，，，，以是相关工业在战略结构时应思量工业链的完整性和市场的合理性。。。。。。。。

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