金屬基復合材料（MMCs）通過將陶瓷顆粒（如SiC、Al?O?）或碳纖維與金屬粉末（如鋁、鈦）結合，明顯提升強度、耐磨性與高溫性能。波音公司采用SiC增強的AlSi10Mg復合材料3D打印衛星支架，比傳統鋁合金件減重25%，剛度提升40%。制備時需通過機械合金化或原位反應確保增強相均勻分布（體積分數10-30%），但界面結合強度與打印過程中的熱應力控制仍是難點。2023年全球MMCs市場規模達6.8億美元，預計2030年增長至15億美元，主要驅動力來自航空航天與汽車零部件需求。多激光束協同打印技術將鋁合金構件成型速度提升5倍。中國澳門鋁合金模具鋁合金粉末合作

金屬玻璃（如Zr基、Fe基）因非晶態結構具備超”高“強度（2GPa）和彈性極限（2%），但其快速凝固特性使3D打印難度極高。加州理工學院采用超高速激光熔化（冷卻速率達1×10^6 K/s）成功打印出塊體非晶合金齒輪，硬度HV 550，耐磨性比鋼制齒輪高5倍。然而，打印厚度受限（通常<5mm），且需嚴格控制粉末氧含量（<0.01%）。目前全球少數企業（如Liquidmetal）實現商業化應用，市場規模約1.2億美元，但隨工藝突破有望在精密儀器與運動器材領域爆發。

鈧（Sc）作為稀有元素，添加至鋁合金（如Al-Mg-Sc）中可明顯提升材料強度與焊接性能。俄羅斯聯合航空制造集團（UAC）采用3D打印的Al-Mg-Sc合金機身框架，抗拉強度達550MPa，較傳統鋁材提高40%，同時耐疲勞性增強3倍，適用于蘇-57戰斗機的輕量化設計。鈧的添加（0.2-0.4wt%）通過細化晶粒（尺寸<5μm）與抑制再結晶，使材料在高溫（200℃）下仍保持穩定性。然而，鈧的高成本（每公斤超3000美元）限制其大規模應用，回收技術與低含量合金化成為研究重點。2023年全球鈧鋁合金市場規模為1.8億美元，預計2030年增長至6.5億美元，年復合增長率達24%。

金屬粉末的粒度分布是決定3D打印件致密性和表面粗糙度的關鍵因素。理想情況下，粉末粒徑應集中在15-53微米范圍內，其中細粉（<25μm）占比低于10%以減少煙塵，粗粉（>45μm）占比低于5%以避免層間未熔合。例如，316L不銹鋼粉末若D50（中值粒徑）為35μm且跨度（D90-D10）/D50<1.5，可確保激光選區熔化（SLM）過程中熔池穩定，抗拉強度達600MPa以上。然而，過細的鈦合金粉末（如D10<10μm）易在打印過程中飛散，導致氧含量升高至0.3%以上，引發脆性斷裂。目前，馬爾文激光粒度儀和動態圖像分析（DIA）技術被廣闊用于實時監測粉末粒徑，配合氣霧化工藝參數優化，可將批次一致性提升至98%。未來，AI驅動的粒度自適應調控系統有望將打印缺陷率降至0.1%以下。金屬粉末的綠色制備技術（如氫霧化）降低碳排放30%。

鋁合金（如AlSi10Mg、Al6061）因其低密度（2.7g/cm3）、高比強度和耐腐蝕性，成為航空航天、新能源汽車輕量化的優先材料。例如，波音公司通過3D打印鋁合金支架，減重30%并提升燃油效率。在打印工藝上，鋁合金易氧化且導熱性強，需采用高功率激光器（如500W以上）和惰性氣體保護（氬氣或氮氣）以防止氧化層形成。此外，鋁合金打印件的后處理（如熱等靜壓HIP）可消除內部殘余應力，提升疲勞壽命。隨著電動汽車對輕量化需求的激增，鋁合金粉末的市場規模預計在2030年突破50億美元，年復合增長率達18%。氣霧化法制備的金屬粉末具有高球形度和低氧含量特性。重慶鋁合金工藝品鋁合金粉末

3D打印的鈷鉻合金牙冠憑借高精度和個性化適配備受牙科青睞。中國澳門鋁合金模具鋁合金粉末合作

高熵合金（HEAs）作為一種新興金屬材料，由5種以上主元元素構成（如FeCoCrNiMn），憑借獨特的固溶體效應和極端環境性能，成為3D打印領域的研究熱點。美國橡樹嶺國家實驗室通過激光粉末床熔融（LPBF）打印的CoCrFeMnNi高熵合金，在-196℃低溫下沖擊韌性達250J，遠超傳統不銹鋼（80J），適用于極地勘探裝備。此類合金的霧化制備難度極高，需采用等離子旋轉電極（PREP）技術以避免成分偏析，成本達每公斤2000美元以上。目前，HEAs在航空航天熱端部件（如渦輪葉片）和核聚變反應堆內壁涂層的應用已進入試驗階段。據Nature Materials研究預測，2030年高熵合金市場規模將突破7億美元，但需突破多元素粉末均勻性控制的技術瓶頸。