导读：金属目前是增材制造工艺中最受欢迎的材料之一，其优异的性能适合用于对性能和强度方面要求最苛刻的领域。本文，我们将重点介绍 3D 打印中使用的两种主要金属：钛和铝。这两种材料主要用于激光粉末床熔合(L-PBF) 或定向能量沉积(DED) 等工艺，材料一般是粉末形式。我们将比较它们的异同，以便更好地了解它们的特性和应用，以及它们在制造过程中提供的优势。

钛与铝的生产和特性

钛

钛是一种在自然界中不会作为单独元素出现的材料，必须从金红石 (TiO2) 或钛铁矿 (FeTiO3) 等矿物中提取。纯钛的提取是一个复杂的过程，涉及多个步骤。生产纯钛最广泛使用的方法是Kroll法，由美国化学家威廉·J·克罗尔于1940年开发。该方法使用氯气（Cl2）还原二氧化钛（TiO2）生产四氯化钛（ TiCl4)，然后用镁 (Mg) 还原。虽然 Kroll 法在生产纯钛方面很有效，但它是一个需要大量能源的高成本的过程。此外，钛的高反应性使其难以作为纯金属获得，纯度为99.9% 的样品被认为是商业纯钛。因此，它通常与其他元素结合使用以形成合金。

钛具有许多特性，因此可以用于许多领域。它通常以合金形式使用，但由于其高生物相容性，纯提取钛常被用于医疗行业。其主要特点是机械强度高、密度低、耐腐蚀性能优良、刚性高。

用于3D打印的钛合金主要有以下几种：

●Ti6Al-4V，5 级：最重要和最常见的钛合金。由于其高强度和耐用性，它被用于增材制造。该合金由钛、铝和钒组成，可承受高温和腐蚀环境。

●Ti6Al-4V，23 级：由于其生物相容性，常用于医疗植入物和假体。

●Ti Beta 21S：比传统钛合金更坚固，也更耐氧化和变形。它非常适合骨科植入物和航空发动机应用。Beta 钛在正畸学中备受推崇。

●Cp-Ti（纯钛），1 级、2 级：由于钛与人体的生物相容性，这种合金在医疗行业有着广泛的应用。

●TA15：一种几乎完全由钛制成的合金，其中添加了铝和锆。由这种合金制成的部件非常坚固且耐高温，非常适合制造飞机和发动机的坚固部件。相对于它们的强度，它们也很轻。

铝

铝是一种在轻质和强度之间提供极佳折衷的金属。除了耐腐蚀外，它还可以焊接。它的纯净状态非常罕见，因此它以合金的形式使用，其中含有可改善其物理和机械性能的金属，例如硅和镁。要想获得纯铝，需要首先使用Bayer 法从铝土矿中获得氧化铝。矿石经洗涤粉碎，溶于烧碱，过滤得到纯氢氧化铝。然后加热得到氧化铝粉末。然后使用 Hall-Heroult 工艺，对氧化铝进行电解还原以获得纯铝。

如上所述，铝合金比纯铝更常见，并用于许多工业应用。此外，它们还具有非常好的强度重量比以及非常好的抗疲劳和耐腐蚀性能。它们还具有可回收性、导热性和导电性，并且毒性低。

用于铝3D打印的主要合金有以下几种：

●AlSi10Mg：这是由硅和镁形成的最常见的合金。它可用于制造坚固和复杂的零件，并用于制造外壳、发动机零件和生产工具。

●Al2139：最强的铝合金，由于其重量轻、强度高和耐化学性，非常适合汽车等行业。它已被美国空军、梅赛德斯-奔驰和空中客车等组织使用。这种材料的美妙之处在于它专为增材制造而设计，性能优于市场上的许多其他合金。

●Al 7000系列：这是一个著名的粉末合金系列，具有高抗拉强度和耐低温性。