難熔金屬材料具有高熔點及特有性能,在國民經濟中占有重要地位,一直以來作為(wei) 高新材料加以發展。這類材料由於(yu) 熔點高、高溫強度高,給冶煉加工也帶來很大困難,因此大部分難熔合金都采用粉末冶金工藝製造。隨著對難熔材料成形複雜結構及降低成本、提高效率的要求,傳(chuan) 統的粉末冶金工藝也顯示出了其不足:需要昂貴的工裝模具、複雜工藝過程，而且難以成形出複雜的三維實體(ti) 零件。在此情況下，采用增材製造實現難熔金屬成型，便成為(wei) 一種有效途徑。

在現有常用的金屬增材製造用材料中，熔點較高的應當是金屬鈦，其熔點達到1660℃，而難熔金屬的熔點比之高出1000-2000度，即便采用激光成型，也存在一定困難，所以使用也比較少。隨著激光成型設備的升級、製粉工藝的進步以及材料使用需求的不斷提高，對難熔金屬進行激光成型逐漸被開展，到目前為(wei) 止，也已經取得了很大進步。

1. 鎢及鎢合金

鎢的熔點高達3400°C，是熔點最高的金屬材料，高溫強度和抗蠕變性能以及導熱、導電和電子發射性能都好，比重大，除大量用於(yu) 製造硬質合金和作合金添加劑外，鎢及其合金廣泛用於(yu) 電子、電光源工業(ye) ，也在航天、鑄造、武器等部門中用於(yu) 製作火箭噴管、壓鑄模具、穿甲彈芯、觸點、發熱體(ti) 和隔熱屏等。

飛利浦企業(ye) 打印的壁厚小於(yu) 0.1mm的純鎢準直器，薄壁有助於(yu) 最大限度減少X射線散射

鎢材料的3D打印工藝以SLM為(wei) 主流。2014年飛利浦利用EOS金屬機開發出純鎢SLM工藝，並將其應用於(yu) X射線透視設備（如CT/PET/SPECT）上的高精度零部件製造。

華中科技大學2010年左右即已開展鎢合金的SLM工藝研究，但受限於(yu) 多種因素並未引起太多關(guan) 注並得到應用。2016年在珠海航展期間，鉑力特展出了鎢合金打印的光柵器件，最小壁厚0.1mm，但對其是否實現應用，鉑力特並未進行詳細介紹 。

同年，華曙高科與(yu) 某航空單位合作，製作了鎢合金芯片散熱器固定件，多孔變徑結構一次成型且無需後期機加工，大孔尺寸為(wei) 1.5±0.02mm，小孔尺寸為(wei) 0.5±0.02mm，工件致密度＞96%。但華曙高科采用的鎢粉並非球形粉末。

除此之外，GE采用電子束熔融技術開發了鎢材料成型工藝，並將其應用於(yu) X射線和CT掃描儀(yi) 上的過濾裝置。鋼鐵研究總院采用EOS設備於(yu) 近年開展了純鎢球形粉末的成型工藝研究。

3D打印對於(yu) 鎢這種難加工材料的精加工，是一種有效手段。

2. 铌基合金

铌合金具有良好的抗血液腐蝕的能力,可製作血管支架；同時由於(yu) 其比重小、強度高、韌性好、易焊接等優(you) 點，也是製造航空航天高溫部件的重要材料。純铌的熔點為(wei) 2470℃，但針對純铌的3D打印工藝開發筆者未能找到相關(guan) 報道。

铌

2014年美國空間零部件供應商metal Technology（MTI）宣布成功開發一種名為(wei) C-103的铌基合金3D打印工藝，采用的設備為(wei) 3D Systems的ProX 300打印機。該材料熔點為(wei) 2350℃，具有極好的耐熱性，質量輕、可靠性好，而且具有經受強烈振動和低溫的能力，被廣泛用於(yu) 航空航天。

C-103铌基合金SLM成型實驗

C-103铌基合金最開始在NASA阿波羅指揮模塊中使用，MTI針對此材料開發3D打印工藝，為(wei) 其獲得洛克希德馬丁、穆格、NASA等客戶的空間部件訂單打開了大門。

3. 鉭

多孔鉭也被稱為(wei) 小梁金屬,在醫療領域已安全己使用多年,它不與(yu) 起搏器電極箔發生相互作用，不透過X射線,可用於(yu) 顱骨修補。近年來, 鉭棒已被用作全髓關(guan) 節和膝關(guan) 節植入物、脊椎關(guan) 節植入物和骨壞死的早期治療。

鉭金屬屬於(yu) 難熔金屬，熔點高達2996 ℃，其3D打印工藝難度大，對粉體(ti) 性能、激光熔化參數、設備穩定性、鋪粉質量、打印精度等要求很高。

2016年，英國公司metalysis開發出金屬鉭球形粉末，並開展了3D打印及醫療方麵的研究，證明了鉭粉在SLM製造醫療植入物中的有效性。

2017年，我國西南醫院完成全球首例3D打印鉭金屬修複巨大骨缺損手術，產(chan) 品由株洲普林特增材製造有限公司采用華曙高科設備打印。同年斯坦福材料公司開始研究鉭粉在髖關(guan) 節等生物醫學中的應用。

2018年，西安賽隆金屬成功利用自主研發的電子束金屬3D打印機打印出鉭金屬。致密度高達99%，孔隙率> 70％，並獲得科技部“個(ge) 性化多孔鉭植入假體(ti) 粉床電子束增材製造關(guan) 鍵技術和臨(lin) 床應用”重點研發計劃的支持。

4. 鉬

鉬具有極好的物理、化學和機械性能,常被用作玻璃加工、航空航天和高性能電子部件材料。相比於(yu) 其它難熔金屬, 鉬的密度要低得多,這表明鉬的比強度較高,為(wei) 要求減重應用的場合帶來實效。

2017年，國內(nei) 清華大學開展了純鉬選擇性激光熔化中的致密化和裂紋抑製研究，致密度達到99%。

2018年，美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）采用Renishaw激光熔化係統成功實現放射性同位素鉬-99（Mo-99）成型，作為(wei) 現代醫學中最常用的放射成像同位素，3D打印Mo-99成為(wei) 美國醫療保健材料商業(ye) 化生產(chan) 的重要一步，同時，這也是3D打印有史以來第一次放射性材料成型。

關(guan) 於(yu) 鉬材料的3D打印商業(ye) 應用，還鮮有報道。

總結

衡量一種金屬材料能不能進行激光熔化成型，不能僅(jin) 憑熔點高低，它還與(yu) 材料成分、材料性質有重要關(guan) 係。不必迷信“第一次”“首發”這樣的字眼，能夠打印和能夠做好、能夠應用有很大區別。文中提到的對一些材料進行研究的機構，也隻是一部分而已。敢於(yu) 嚐試，就能獲得一些經驗。