钨在3D打印领域的应用突破与未来发展

    钨已成为金属3D打印行业的热门材料。近年来，针对该材料的最佳应用方式展开了深入探索。2020年，钨在增材制造领域取得关键突破——此前生产过程中存在的脆性和微裂纹问题得到有效解决。2021年，钨镍铁合金新工艺的开发进一步推动了其应用边界。这种重金属甚至在聚变能源领域展现出潜力，能够承受聚变反应堆中的极端温度与苛刻条件。以下为您系统梳理钨材料的特性、3D打印技术及应用前景。

    钨的核心特性

    钨的名称源自瑞典语，意为"沉重的石头"。作为密度最高的技术金属（19.25克/立方厘米），它具备优异的耐火性能，表面呈亮白色，但易受微量杂质影响而变脆。其熔点达3,410°C，是所有金属中最高的；沸点更高达5,700°C，这也是其早期广泛应用于电灯泡的原因。

    纯净状态下的钨通常呈现软质或脆性特征，因此常与其他元素结合形成合金。最具代表性的碳化钨由钨与碳组成，其他常见组合包括高速钢以及钴、铜、青铜、铬、铁、镍等元素的合金体系。钨还是哈氏镍钼铬高温合金的重要成分，这些合金均展现出极高的硬度特性。

    钨的3D打印工艺

    目前，钨的增材制造主要采用两类技术：

    激光粉末床熔融（DMLS）：利用红外激光熔化金属粉末并逐层构建部件。早期因钨的高熔点面临技术挑战，后通过将纯钨粉与镍铁或镍铜混合得以克服。

    粘合剂喷射：ExOne（现属DesktopMetal）与材料厂商合作开发了铜钨复合金属工艺。

    电子束熔融（EBM）：该工艺通过预热金属粉末，有效避免部件变形与残余应力，同样适用于钨材料加工。

    应用领域与核心优势

    钨的耐热特性使其在航空航天与国防工业中占据重要地位，常见于火箭发动机喷嘴、飞机涡轮叶片、武器弹头及精密工具制造。医疗领域则利用其防辐射特性应用于MRI扫描仪与辐射防护设备。此外，钨还广泛服务于汽车工业、化学工程、业余爱好模型制作及离子发生装置（如阴极、阳极）等领域。

    材料特性方面，钨具备优异的耐腐蚀性能，可有效吸收X射线与伽马射线，且能抵抗多数酸性物质侵蚀。其生物相容性、耐侵蚀性及导热性，使其成为铝铸造工艺中模具材料的理想选择。

    市场主要参与者

    多家企业致力于钨材料3D打印技术的研发与应用：

    瑞典HöganäsAB：采用碳化钨钛作为复合碳化物添加剂，用于切削工具与钨基烧结碳化物生产。

    GEAdditive：作为金属3D打印领域的领军者，持续推进钨等特殊材料的研究。

    ExOne（DesktopMetal）：以粘合剂喷射技术闻名，成功开发铜钨复合金属工艺。

    EOS：深度参与钨材料相关研发项目。

    3DSystems：一年前建立钨材料打印参数数据库，支持DMPFlex350设备的工艺优化。

    通过材料特性优化与工艺创新，钨在3D打印领域正不断拓展其应用边界，为高温、耐腐蚀、防辐射等极端工况下的制造需求提供创新解决方案。