选区激光熔化SLM镍铬钼合金(NiCrMo)和纯钛(TA1)的性能对比

3D 打印因其三维变二维的离散化加工方式，作为快速原型制造技术，近年来受到学者和行业人员的研究。其中，选区激光熔化（selective lasermelting ， SLM ）作为金属 3D 打印重要的方向，因具有快速原型制造、个性化、精度高和复杂结构一体化等优点，而被应用在航空航天、汽车行业、医疗植入物等结构件和功能件的制造。

可供选区激光熔化使用的金属材料有很多种，其中镍基和钛基是常见的3D打印材料。本文将以镍铬钼(NiCrMo)和纯钛(TA1)为例，对比两者在选区激光熔化（SLM）技术的性能差异。其中镍铬钼是一种常见的耐腐蚀合金，由于其低成本，良好机械性能，高耐腐蚀性和良好生物相容性等特点，广泛应用于生物医疗及化工行业。而纯钛密度小、比强度高、强塑性良好和高温变形能力强等优点而广泛应用于航空发动机、火箭发动机及导弹壳体等方面。

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1.选区激光熔化成型性能对比

从表格数据可以看出，纯钛的成型件密度更低，延伸率更高，适合轻量化和对韧性有要求的的工件制造。镍铬钼具有更高的机械性能（屈服强度，抗拉强度，硬度），适合应用在对材料强度更高的场景。

2.生物相容性对比

镍铬钼是常见的生物应用合金，具有一定的生物相容性，其弹性模量也与人体骨骼（约160GPa）相接近。据过往研究显示，镍基合金长期的体液环境下存在，容易出现镍离子析出，导致人体过敏或发炎等症状。而近年的研究表明，选区激光熔化制造的镍铬钼合金样品，其镍离子析出量远远低于传统铸造加工的样品，这与增材制造的高致密度有关。而纯钛是一种生物相容性很好的金属，钛的表面活性好，组织反应轻微，容易与氧发生反应建立致密氧化膜，钛的氧化层比较稳定。临床上广泛采用金属钛制造人工关节部件、接骨板和螺钉等。整体上看，纯钛比镍铬钼合金具有更好的生物相容性。

3.耐腐蚀性对比

镍铬钼是一种典型的Ni-Cr体系的耐蚀合金，高含量的Cr改进了材料在氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，而Mo元素可提高耐局部腐蚀和耐氧化物晶间腐蚀（SCC）的性能。镍铬钼既耐硝酸又耐硫酸腐蚀，同时耐氢氧化物（NaOH、KOH）和应力腐蚀。纯钛表面容易形成一层致密的惰性氧化膜，因而对纯钛起到保护作用，能在一定程度上抵御酸的腐蚀。对于还原性酸（如较纯的硫酸、盐酸等），钛及钛合金并不耐蚀，腐蚀速率随温度、浓度的增加而增加。当有氧存在时,钛的腐蚀速度就会加快,并在钛的表面形成黑色的氧化膜在高浓度碱液中生成的氧化膜特别厚而且疏松。综上所述，镍铬钼比纯钛具有更好的耐腐蚀性能。#NiCrMo合金#

4.使用成本对比

镍铬钼合金的主要构成元素为镍，较纯钛的原材料成本较低，加之镍铬钼合金粉末可以通过真空气雾化（VIGA）方式生产，其生产效率和收得率比纯钛使用电极感应熔炼气雾化制粉（EIGA）和等离子球化等方式要高。因此，镍铬钼粉末的价格较纯钛粉末要低。同时，镍铬钼粉末耐高温性能较好，3D打印及储存过程不易被氧化，循环使用的次数更高，一般可重复达到18次以上；而纯钛是易氧化材料，打印过程中需通成本更高的氩气保护，且循环打印约10次左右，粉末就会因氧化严重导致成型件力学性能受影响。为了保证打印件的使用性能，需对整批纯钛粉报废处理。因此可以判断，镍铬钼合金粉末的综合使用成本明显低于纯钛粉末。

5.挑选合适的材料

镍铬钼合金与纯钛具有不同特点，可根据应用端的具体需求来选择合适的金属3D打印材料。针对一些轻量化设计，或是对材料韧性有高要求的产品，应该选择纯钛，而针对高强度，尤其是高温工作环境下的工件，更适合选择镍铬钼合金。在生物相容性要求更高的场合，纯钛更有优势，而在耐酸碱腐蚀的环境下工作，镍铬钼合金制品更有竞争力。而考虑到综合使用成本方面，如果对使用需求要求不是特别严苛，使用镍铬钼合金进行金属3D打印更具性价比。#镍铬钼粉末# #纯钛粉末#

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球形纯钛粉末TA1

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