Bột hợp kim niken là trung tâm của một số quy trình sản xuất đòi hỏi khắt khe nhất trên thế giới — từ vòi phun nhiên liệu động cơ phản lực in 3D đến lớp phủ phun nhiệt chống mài mòn trên tua-bin công nghiệp. Sự kết hợp giữa độ ổn định ở nhiệt độ cao, khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học ở nhiệt độ cao khiến nó không thể thay thế được trong các ứng dụng mà bột thép hoặc nhôm tiêu chuẩn không thể tồn tại được. Hướng dẫn này chia nhỏ các loại hợp kim chính, cách chúng được tạo ra, đặc điểm hạt thực sự quan trọng và phương pháp xử lý nào tận dụng tối đa bột siêu hợp kim gốc niken.
Bột hợp kim niken thực sự là gì (và tại sao lại là niken)
Bột hợp kim niken là một loại bột kim loại trong đó niken đóng vai trò là nguyên tố cơ bản chính - thường vượt quá 30% trọng lượng và thường là 50–70% hoặc hơn tùy thuộc vào loại hợp kim. Niken được chọn làm cơ sở vì một số đặc tính mà không một kim loại đơn lẻ nào có thể cung cấp đồng thời: nhiệt độ nóng chảy cao 1.453°C, khả năng tạo thành lớp oxit dày đặc và ổn định ở nhiệt độ cao, độ dẻo tuyệt vời ngay cả sau khi tạo hợp kim với các nguyên tố cứng và khả năng tương thích mạnh mẽ với crom, molypden, coban và nhôm — các nguyên tố thậm chí còn đẩy hiệu suất cao hơn nữa.
Mỗi nguyên tố hợp kim đều có một vai trò cụ thể. crom thêm khả năng chống oxy hóa và ăn mòn. Molypden cải thiện khả năng chống rỗ và axit không oxy hóa. coban ổn định cấu trúc vi mô ở nhiệt độ cao. Nhôm và titan thúc đẩy quá trình làm cứng kết tủa thông qua sự hình thành pha gamma-prime (γ') - cơ chế tăng cường quan trọng trong siêu hợp kim niken. Bột thu được không chỉ là "niken với các chất bổ sung" — mà còn là một hệ thống vật liệu được thiết kế tinh chỉnh cho các môi trường và chế độ hư hỏng cụ thể.
Năm loại bột hợp kim gốc niken chính
Bột hợp kim gốc niken không phải là một vật liệu đơn lẻ - chúng là một nhóm gồm các hệ thống hợp kim riêng biệt, mỗi hệ thống có thành phần, thế mạnh và ứng dụng mục tiêu riêng. Hiểu được sự khác biệt giữa chúng là điểm khởi đầu cho việc lựa chọn vật liệu.
Bột Inconel
Hợp kim Inconel là loại bột siêu hợp kim niken được sử dụng rộng rãi nhất trong các ứng dụng nhiệt độ cao. Với hàm lượng niken thường vượt quá 58%, được bổ sung bằng crom (14–23%) và một lượng nhỏ sắt, molypden và niobi, Inconel duy trì tính toàn vẹn cơ học ở nhiệt độ mà hầu hết các kim loại làm mềm hoặc oxy hóa. Inconel 718 là loại chiếm ưu thế trong sản xuất bồi đắp - vòi phun nhiên liệu của GE Aviation, một trong những bộ phận quan trọng trong chuyến bay được in 3D đầu tiên, được sản xuất bằng bột Inconel 718. Inconel 625 vượt trội trong môi trường biển và hóa học nhờ khả năng chống chịu vượt trội đối với môi trường ăn mòn mạnh bao gồm nước biển và dung dịch chứa clorua.
Bột Incoloy
Hợp kim Incoloy chứa nhiều sắt hơn đáng kể so với Inconel - Ví dụ, Incoloy 800 có 39–46% sắt chỉ với 30–35% niken - khiến chúng tiết kiệm chi phí cho môi trường nhiệt độ từ trung bình đến cao trong phạm vi 600°C–1.000°C. Incoloy 825 bổ sung molypden và đồng để đạt được khả năng kháng axit mạnh, khiến nó phù hợp với các bộ trao đổi nhiệt, thiết bị xử lý hóa chất và hệ thống kiểm soát ô nhiễm. Bột Incoloy thường được sử dụng trong lớp phủ phun nhiệt cho các bộ phận không đạt đến nhiệt độ khắc nghiệt của các bộ phận nóng của tuabin khí nhưng vẫn cần khả năng chống oxy hóa và ăn mòn vừa phải.
Bột Monel
Monel là hợp kim niken-đồng — hai nguyên tố này hoàn toàn có thể trộn được ở bất kỳ tỷ lệ nào, tạo ra cấu trúc austenit một pha có độ bền tuyệt vời cho đến nhiệt độ đông lạnh. Monel K-500 thể hiện khả năng chống ăn mòn đặc biệt của nước biển, với tốc độ ăn mòn hàng năm dưới 0,03 mm trong môi trường biển, khiến nó trở thành vật liệu phù hợp cho trục bơm hải quân, đường ống nước biển và ốc vít hàng hải. Trong khi thép không gỉ rẻ hơn đã thay thế Monel trong nhiều ứng dụng hàng hóa sau những năm 1950, bột Monel vẫn là lựa chọn ưu tiên khi cần cả hiệu suất ăn mòn và độ bền cao trong môi trường nước mặn. Nó có giá cao hơn bột không gỉ 316L — một sự đánh đổi thường được chứng minh trong các ứng dụng hàng hải và quốc phòng quan trọng.
Bột Hastelloy
Bột Hastelloy là hợp kim niken-crom-molypden được chế tạo đặc biệt để có khả năng chống ăn mòn hóa học cực cao. Hastelloy C-276 (khoảng Ni-16%Mo-16%Cr-4%W) và Hastelloy B-3 (Ni-28,5%Mo-1,5%Cr) là các loại chuẩn trong ngành xử lý hóa chất. Hàm lượng molypden là đặc điểm nổi bật - nó chống lại các axit không oxy hóa như axit clohydric và axit sulfuric ở nồng độ phá hủy các hợp kim khác. Việc bổ sung vonfram cải thiện hơn nữa khả năng chống rỗ trong môi trường clorua. Bột Hastelloy được sử dụng trong các lò phản ứng, bộ trao đổi nhiệt và van tiếp xúc với các dòng quá trình ăn mòn trong đó hỏng hóc thành phần sẽ vừa nguy hiểm vừa tốn kém.
Bột nitinol
Nitinol (niken-titan) không giống bất kỳ hợp kim nào khác trong họ này. Tỷ lệ nguyên tử gần bằng nhau của niken và titan mang lại cho nó hai đặc tính không có ở tất cả các kim loại cấu trúc khác: hiệu ứng ghi nhớ hình dạng (nó trở lại hình dạng được lập trình sẵn khi được nung nóng) và tính siêu đàn hồi (nó phục hồi sau những biến dạng đàn hồi lớn ở nhiệt độ cơ thể). Những đặc tính này làm cho bột Nitinol trở thành vật liệu được lựa chọn cho các ứng dụng y sinh - stent tim mạch tự mở rộng, stent khí quản và dây cung chỉnh nha. Ở dạng bột, Nitinol có thể được xử lý bằng cách in 3D và luyện kim bột để tạo ra giàn giáo sửa chữa xương dành riêng cho bệnh nhân và lớp phủ dụng cụ phẫu thuật xâm lấn tối thiểu nhằm thúc đẩy cả sự tuân thủ cơ học và khả năng tương thích sinh học của nó.
Bột hợp kim niken được sản xuất như thế nào
Phương pháp sản xuất có ảnh hưởng trực tiếp đến hình thái bột, sự phân bố kích thước hạt, độ tinh khiết và cuối cùng là bột hoạt động tốt như thế nào trong quy trình mục tiêu của nó. Hai phương pháp nguyên tử hóa chiếm ưu thế trong sản xuất thương mại bột hợp kim niken.
Nguyên tử hóa khí
Nguyên tử hóa khí là phương pháp sản xuất tiêu chuẩn cho bột hợp kim niken được sử dụng trong sản xuất bồi đắp và ép đẳng tĩnh nóng (HIP). Hợp kim được nấu chảy trong chân không hoặc môi trường trơ và sau đó được đổ qua một vòi nơi khí trơ áp suất cao (argon hoặc nitơ) phá vỡ dòng tan chảy thành những giọt mịn đông cứng lại trong chuyến bay. Kết quả là tạo ra các hạt có hình cầu cao - loại thương mại thường đạt độ cầu lớn hơn 95% - với khả năng chảy tuyệt vời, mật độ nén cao (trên 4,5 g/cm³) và hàm lượng oxy thấp. Sự phân bố kích thước hạt trong phản ứng tổng hợp giường bột laser (LPBF) thường là 15–53 µm; lắng đọng năng lượng định hướng (DED) sử dụng bột thô hơn trong phạm vi 45–105 µm.
Nguyên tử hóa nước
Nguyên tử hóa nước thay thế các tia khí bằng dòng nước áp suất cao. Quá trình này nhanh hơn và ít tốn kém hơn nhưng tạo ra các hạt có hình dạng không đều, thô hơn là hình cầu. Điều này làm cho bột hợp kim niken nguyên tử hóa nước ít phù hợp hơn cho sản xuất bồi đắp (trong đó khả năng chảy rất quan trọng) nhưng lại phù hợp với quá trình thiêu kết, ép phun kim loại (MIM) và một số ứng dụng phun nhiệt trong đó diện tích bề mặt hạt và mật độ hỗ trợ khóa liên động cơ học. Bột nguyên tử hóa bằng nước thường có hàm lượng oxy cao hơn do tính chất oxy hóa khi tiếp xúc với nước trong quá trình đông đặc.
Quy trình điện cực quay plasma (PREP)
PREP sản xuất loại bột hình cầu chất lượng cao nhất hiện có — số lượng hạt vệ tinh tối thiểu, độ xốp rất thấp và phân bổ kích thước hạt chặt chẽ. Một điện cực quay của hợp kim được nung chảy bằng đèn khò plasma và lực ly tâm đẩy các giọt nóng chảy ra ngoài để đông đặc lại trong buồng khí trơ. Bột PREP có giá cao nhưng được sử dụng khi độ xốp bên trong và các khuyết tật bề mặt ở các bộ phận được in là hoàn toàn không thể chấp nhận được, chẳng hạn như trong các bộ phận quan trọng của chuyến bay hàng không vũ trụ.
Kích thước và hình dạng hạt: Tại sao chúng quan trọng hơn bạn nghĩ
Hai thông số kỹ thuật mà người mua thường bỏ qua - hoặc coi là có thể thay thế cho nhau - là sự phân bổ kích thước hạt (PSD) và hình thái học. Chúng không phải là những chi tiết mang tính thẩm mỹ; họ trực tiếp xác định liệu một loại bột có thể sử dụng được trong một quy trình nhất định hay không và kết quả thuộc tính của bộ phận nào.
| Phương pháp xử lý | Kích thước hạt điển hình (µm) | Yêu cầu hình thái | Trình điều khiển thuộc tính chính |
|---|---|---|---|
| Sự kết hợp giường bột bằng laser (LPBF / SLM) | 15–53 | Hình cầu (>95%) | Khả năng chảy, mật độ đóng gói |
| Lắng đọng năng lượng định hướng (DED) | 45–105 | hình cầu | Tính nhất quán của tốc độ nạp |
| Ép đẳng tĩnh nóng (HIP) | 45–150 | hình cầu or near-spherical | Mật độ đóng gói, mật độ sau khi thiêu kết |
| Đúc phun kim loại (MIM) | 5–20 | Không thường xuyên chấp nhận được | Diện tích bề mặt, độ bám dính chất kết dính |
| Xịt nhiệt (HVOF/Plasma) | 45–150 | hình cầu or agglomerated | Hiệu suất lắng đọng, mật độ lớp phủ |
| Thiêu kết (Nhấn & Thiêu kết) | 20–150 | Không thường xuyên chấp nhận được | Mật độ xanh, hoạt động thiêu kết |
Khả năng chảy là thông số quan trọng nhất trong quá trình sản xuất bồi đắp - bột chảy kém tạo ra lớp bột không đồng đều và các bộ phận bị lỗi. Một tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi là thử nghiệm dòng chảy Hall, trong đó bột hợp kim niken loại AM tốt đạt được tốc độ dòng chảy tốt hơn 25 giây trên 50 gam. Các hạt vệ tinh (các hạt nhỏ bị dính vào các hạt lớn hơn) làm suy giảm đáng kể khả năng chảy và là chỉ số chất lượng để kiểm tra chứng chỉ phân tích của nhà cung cấp.
Công nghệ gia công sử dụng bột hợp kim niken
Thành phần hợp kim giống nhau có thể được xử lý thông qua nhiều tuyến sản xuất, mỗi tuyến sản xuất các bộ phận có hình dạng, cấu trúc vi mô và tính chất cơ học khác nhau. Biết quy trình nào phù hợp với yêu cầu của bạn sẽ quyết định cách bạn chỉ định loại bột.
Sản xuất bồi đắp (In 3D kim loại)
Phản ứng tổng hợp giường bột bằng laser và lắng đọng năng lượng định hướng là hai quy trình AM chiếm ưu thế đối với bột hợp kim niken. LPBF chế tạo các bộ phận từng lớp một từ nền bột, nung chảy vật liệu bằng tia laser theo kiểu quét chính xác. Nó vượt trội ở các hình dạng bên trong phức tạp — ví dụ như các kênh làm mát trong cánh tuabin - mà phương pháp gia công truyền thống không thể tạo ra. DED gửi bột qua vòi phun trực tiếp vào bể nấu chảy laser và được sử dụng để sửa chữa các bộ phận có giá trị cao và bổ sung các tính năng cho các bộ phận hiện có. Inconel 718 và Inconel 625 chiếm phần lớn sản lượng AM dựa trên niken. Xử lý nhiệt sau in thường được yêu cầu để giảm ứng suất dư và đạt được các đặc tính cơ học đầy đủ - quá trình kết tinh lại hoàn toàn Inconel 718 yêu cầu nhiệt độ trên 1.100°C.
Ép đẳng tĩnh nóng (HIP)
HIP sử dụng đồng thời nhiệt độ cao (900–1.200°C) và áp suất cao (100–200 MPa) từ khí trơ để đông kết bột thành các thành phần gần như dạng lưới hoàn toàn đậm đặc. Quá trình này loại bỏ độ xốp bên trong, khiến nó trở nên lý tưởng cho các bộ phận quan trọng về an toàn không thể chịu được các khoảng trống - đĩa tuabin, các bộ phận bình áp lực và thân van dầu và khí là những ứng dụng phổ biến. Các bộ phận HIP được làm từ bột siêu hợp kim niken tiếp cận các tính chất cơ học của vật liệu rèn đồng thời đạt được các hình dạng phức tạp không thể rèn.
Đúc phun kim loại (MIM)
MIM kết hợp tính linh hoạt về hình dạng của ép phun nhựa với hiệu suất vật liệu của kim loại. Bột hợp kim niken mịn (thường có kích thước 5–20 µm) được trộn với chất kết dính nhựa nhiệt dẻo để tạo ra nguyên liệu chảy vào các khoang khuôn phức tạp. Sau khi đúc, chất kết dính được loại bỏ trong bước gỡ bỏ liên kết và bộ phận được thiêu kết ở nhiệt độ cao để hợp nhất các hạt thành một cấu trúc dày đặc. MIM cho phép sản xuất số lượng lớn các phụ kiện hàng không phức tạp, linh kiện y tế và đầu nối chính xác mà việc gia công từ phôi thanh đặc sẽ cực kỳ tốn kém.
Sơn phun nhiệt
Các quy trình phun nhiệt - bao gồm phun nhiên liệu oxy tốc độ cao (HVOF) và phun plasma - sử dụng bột hợp kim niken để phủ lớp phủ bảo vệ chống mài mòn, chống ăn mòn và nhiệt độ cao lên các bề mặt linh kiện. Bột được nung nóng đến trạng thái nóng chảy hoặc bán nóng chảy và được đẩy với vận tốc cao lên bề mặt, tạo thành lớp phủ dày đặc, bám dính tốt. Lớp phủ phun nhiệt gốc niken được sử dụng rộng rãi để xử lý các bộ phận bị mòn hoặc gia công sai, bảo vệ các bộ phận tuabin khỏi quá trình oxy hóa và tạo nên các bề mặt có kích thước trên các bộ phận chính xác. Kích thước hạt để phun nhiệt thường nằm trong khoảng 45–150 µm.
Các tính chất cơ học và hóa học chính của họ hợp kim
Việc chọn loại bột hợp kim niken phù hợp bắt đầu bằng việc kết hợp các đặc tính của hợp kim với môi trường sử dụng. Bảng dưới đây tóm tắt các đặc tính hiệu suất chính của các họ hợp kim chính.
| Gia đình hợp kim | Nhiệt độ dịch vụ tối đa. | Chống ăn mòn | Độ bền cơ học | Trường hợp sử dụng chính |
|---|---|---|---|---|
| Inconel (ví dụ: 718, 625) | Lên tới ~1.000°C | Rất tốt – Xuất sắc | Cao | Cánh tuabin, bộ phận hàng không vũ trụ AM |
| Incoloy (ví dụ: 800, 825) | 600°C – 1.000°C | Tốt – Rất tốt | Trung bình-Cao | Bộ trao đổi nhiệt, thiết bị hóa chất |
| Monel (ví dụ: K-500, 400) | Lên tới ~600°C | Tuyệt vời (biển/nước mặn) | Cao | Phần cứng hàng hải, trục bơm |
| Hastelloy (ví dụ: C-276, B-3) | Lên tới ~1.040°C | Đặc biệt (axit/hóa chất) | Trung bình-Cao | Lò phản ứng hóa học, van |
| Nitinol | Thân máy / Phạm vi nhiệt độ thấp | Tốt (tương thích sinh học) | Trung bình (siêu đàn hồi) | Stent y tế, dây chỉnh nha |
Tìm nguồn cung ứng bột hợp kim niken: Những điều cần kiểm tra trước khi mua
Không phải tất cả các loại bột hợp kim niken được bán dưới cùng một tên loại đều tương đương. Chất lượng bột thay đổi đáng kể giữa các nhà sản xuất và việc sử dụng bột không có thông số kỹ thuật trong quy trình AM hoặc HIP quan trọng có thể dẫn đến lỗi bộ phận, không đạt tiêu chuẩn hoặc hỏng linh kiện khi sử dụng. Đây là những điều cần xác minh trước khi cam kết với nhà cung cấp bột.
Chứng nhận hóa học
Yêu cầu Chứng nhận Phân tích (CoA) cho mỗi lô. Xác minh rằng thành phần nguyên tố nằm trong giới hạn thông số kỹ thuật cho cấp độ — đặc biệt đối với các nguyên tố như nhôm và titan kiểm soát phản ứng làm cứng kết tủa và hàm lượng oxy, ảnh hưởng trực tiếp đến độ dẻo của vật liệu trong các bộ phận thiêu kết hoặc in. Mức oxy dưới 200 ppm thường được yêu cầu cho các ứng dụng AM hàng không vũ trụ.
Phân bố kích thước hạt (PSD)
PSD phải được báo cáo là các giá trị D10, D50 và D90 (đường kính hạt tại đó 10%, 50% và 90% hạt nhỏ hơn theo thể tích). Đối với LPBF, phạm vi D10–D90 hẹp tập trung vào khoảng 15–53 µm đảm bảo sự trải rộng lớp nhất quán. Sự phân bố rộng rãi với nhiều hạt mịn làm tăng khả năng phản ứng và gây nguy hiểm cho sức khỏe; quá nhiều hạt thô gây ra sự nóng chảy không hoàn toàn và độ xốp.
Khả năng chảy và mật độ biểu kiến
Tốc độ dòng chảy Hall (giây trên 50g) và mật độ biểu kiến (g/cm³) là các đại diện nhanh chóng cho khả năng xử lý. Bột không vượt qua bài kiểm tra dòng chảy Hall (không có dòng chảy hoặc dòng chảy lớn hơn 50 s/50g đối với các ứng dụng AM) sẽ gây ra sự cố trong hệ thống rải bột. Mật độ biểu kiến cao tương quan với độ cầu cao và hàm lượng vệ tinh thấp - cả hai đều mong muốn đối với các công trình dày đặc, không có khiếm khuyết.
Hình thái và độ xốp bên trong
Ảnh SEM mặt cắt ngang của bột phải hiển thị các hạt hình cầu không có lỗ rỗng bên trong hoặc các hạt rỗng. Độ xốp bên trong trong bột nguyên liệu truyền trực tiếp đến các lỗ rỗng ở các bộ phận được in hoặc HIP. Bột nguyên tử hóa bằng khí được sản xuất bằng argon đôi khi giữ khí bên trong các hạt - một vấn đề đã biết, đặc biệt đối với titan nguyên tử hóa bằng argon và một số hợp kim niken. Yêu cầu nhà cung cấp dữ liệu về tỷ lệ phần trăm độ xốp bên trong hoặc hàm lượng khí bị bẫy.
Truy xuất nguồn gốc và kiểm soát lô hàng
Đối với các ứng dụng hàng không vũ trụ và y tế, khả năng truy xuất nguồn gốc của bột đối với lô nhiệt nóng chảy và nguyên tử hóa cụ thể là một yêu cầu về tiêu chuẩn chứ không phải là một yêu cầu bắt buộc phải có. Việc trộn các lô bột trong quá trình xây dựng có thể tạo ra những khác biệt nhỏ về hóa học hoặc hình thái ảnh hưởng đến đặc tính của bộ phận. Xác nhận rằng nhà cung cấp của bạn duy trì khả năng truy xuất nguồn gốc ở cấp độ lô trong toàn bộ chuỗi - từ nguyên liệu thô đến lô bột cuối cùng.
Những cân nhắc về an toàn và xử lý
Bột hợp kim niken, giống như tất cả các loại bột kim loại mịn, yêu cầu các biện pháp phòng ngừa cụ thể nghiêm ngặt hơn so với việc xử lý các dạng kim loại rắn. Diện tích bề mặt của bột tăng lên so với kim loại khối có nghĩa là khả năng phản ứng, nguy cơ hít phải và khả năng cháy/nổ cao hơn.
- Niken được phân loại là chất có khả năng gây ung thư ở người (Nhóm 1 của IARC) ở dạng hạt - bảo vệ hô hấp (mặt nạ phòng độc N95 hoặc P100 tối thiểu) là bắt buộc trong quá trình xử lý, nạp bột và bảo trì thiết bị
- Bột kim loại mịn dễ cháy; tránh các nguồn gây cháy và không sử dụng carbon dioxide hoặc bình chữa cháy gốc nước để chữa cháy bột niken - sử dụng cát khô hoặc chất chữa cháy loại D
- Bảo quản bột trong các thùng chứa kín, có khí trơ, tránh ẩm; quá trình oxy hóa bề mặt bột làm giảm khả năng chảy và có thể gây ô nhiễm oxy vào các bộ phận
- Đeo găng tay nitrile hoặc cao su tổng hợp trong khi xử lý - tiếp xúc qua da với bột niken có thể gây viêm da tiếp xúc ở những người nhạy cảm
- Xử lý và xử lý bột ở nơi thông thoáng hoặc thông gió cục bộ; sử dụng hộp đựng găng tay kèm theo cho các quy trình nhạy cảm với khí quyển trơ
- Tránh nguy cơ phóng tĩnh điện (ESD) bằng cách nối đất tất cả các thiết bị và thùng chứa kim loại trong quá trình vận chuyển bột
- Xử lý bột đã qua sử dụng hoặc bị ô nhiễm như chất thải nguy hại theo quy định; không trộn lẫn với dòng chất thải thông thường
Hầu hết những người sử dụng bột siêu hợp kim hợp kim niken trong công nghiệp đều hoạt động theo các quy trình xử lý bột đã được ghi chép nhằm giải quyết các mối nguy hiểm này một cách có hệ thống. Khi đánh giá các loại bột mới, hãy luôn lấy và xem lại Bảng dữ liệu an toàn (SDS) từ nhà cung cấp trước khi bắt đầu xử lý.
Các ứng dụng mới nổi và hướng nghiên cứu
Công nghệ bột hợp kim niken không tĩnh. Một số lĩnh vực nghiên cứu tích cực đang mở rộng những khả năng có thể với vật liệu bột gốc niken, cả về thành phần hợp kim mới và phương pháp xử lý mới.
Bột hợp kim niken tinh thể nano - có kích thước hạt dưới 100 nm - đang được nghiên cứu cho các bộ phận đòi hỏi độ cứng cực cao và khả năng chống mỏi, vì cấu trúc vi mô mịn chống lại sự lan truyền vết nứt hiệu quả hơn so với kích thước hạt thông thường. Các vật liệu được phân loại theo chức năng, trong đó thành phần bột thay đổi liên tục thông qua mặt cắt ngang của một bộ phận, cho phép các bộ phận có bề mặt cứng, chống mài mòn và lõi dẻo, dẻo được sản xuất trong một bản dựng AM duy nhất. Vật liệu tổng hợp ma trận kim loại gia cố hợp kim niken bằng cacbua hoặc các hạt gốm đang cho thấy triển vọng cho các hạt dao cắt và tấm mài mòn kết hợp khả năng chống ăn mòn của siêu hợp kim niken với độ cứng của cốt thép gốm. Trong lĩnh vực năng lượng, bột hợp kim niken-nhôm-molypden đang được phát triển làm lớp phủ phun nhiệt cho các điện cực điện phân hydro, tận dụng hoạt tính xúc tác cao được tạo ra bởi độ xốp bề mặt được kiểm soát trong lớp phủ lắng đọng.
