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3D打印用纯钨球形粉末具有高熔点、屏蔽辐射特性 在医疗与核工业中应用潜力大

2026-10-23 17:37      责任编辑:周圆    来源:www.newsijie.com    点击: 次

3D打印用纯钨球形粉末具有高熔点、屏蔽辐射特性 在医疗与核工业中应用潜力大

  3D打印用纯钨球形粉末是以金属钨(W)为单一基体、经球化工艺制备的高球形度难熔金属粉体。钨熔点约3410℃,密度19.35g/cm³,是已知熔点最高的金属,密度水平也处于金属前列,同时具备良好的抗辐照能力、高热导率以及低热膨胀系数。
 
  3D打印用纯钨球形粉末纯度一般≥99.9%,关键质控指标包含球形度、氧含量、霍尔流速以及窄粒度分布。其中氧含量区间随产品等级浮动,通常控制在0.05wt%~0.4wt%;商用粉体基础球形度普遍要求达到90%~95%,更高端牌号以球形度≥99%作为划分标准,高球形度粉体在铺粉均匀性、熔池稳定控制方面具备明显工艺优势。
 
  3D打印用纯钨球形粉末的核心工艺矛盾体现在:极高熔点导致常规气雾化工艺难以实现充分熔化与球化,同时钨本身具有本征脆性,加之增材成形时易受热应力作用产生裂纹,因此粉体在球形度、氧含量、粒度一致性上的管控标准远严于普通结构合金粉末。氧在钨基体中属于间隙杂质,LPBF快速凝固阶段,过量氧容易在晶界发生偏聚,是诱发裂纹的重要诱因。所以,低氧管控与球化品质共同决定纯钨粉末的产品档次。
 
  3D打印用纯钨球形粉末主要面向医疗辐射屏蔽与成像、核工业(含核聚变)、航空航天极端热环境三大场景。医疗领域依托钨的高原子序数、高密度特性,适合X射线、γ射线屏蔽构件与成像配套部件;在放疗装备中,3D打印钨基准直器、屏蔽模块可替代传统铅件,既规避铅的重金属污染,也更容易制备结构复杂的屏蔽形体。
 
  核工业与核聚变领域,钨凭借耐高温、抗辐照优势,可制备核聚变偏滤器、核装置屏蔽组件以及一体化射线屏蔽腔体,3D打印用纯钨球形粉末能够同时满足高密度辐射屏蔽、高导热和复杂冷却流道的复合要求。航空航天端,纯钨可用于火箭喷管、喉衬以及高超声速飞行器热防护构件,目前仍以工程预研、小批量试制为主,打印坯件的致密度与抗热震能力,是制约其规模化落地的核心瓶颈。
 
  根据新思界产业研究中心发布的《2026-2030年全球及中国3D打印用纯钨球形粉末行业研究及十五五规划分析报告》显示,2025年,全球3D打印用纯钨球形粉末市场规模约为5289万美元,预计2032年将达到12271万美元,期间复合年均增长率为12.78%。
 
  新思界行业分析人士表示,等离子体球化是现阶段将不规则钨粉转化为增材制造用球形粉体的主流工业化方案。针对生物医疗、航空航天领域对稀有难熔金属3D打印粉末的需求,广东省科学院依托射频等离子体球化工艺开发球形钨粉,试样指标达到:纯度≥99.9%,氧含量≤400ppm,松装密度≥10.0g/cm3,振实密度≥12.0g/cm3,霍尔流速≤6.0s/50g。
 
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