增材制造(Additive manufacturing, AM)， 又称3D 打印技术， 是指运用计算机软件建立零件的三维模型， 通过特定打印技术以逐层熔凝堆积的方法将离散材料(粉末、 液体、 丝材等)加工成形的一种低损耗叠层加工技术 。相比于传统金属材料制造工艺的设备庞大、 生产耗时耗能高、 原材利用率低、 有污染等特点， 增材制造技术具有材料总体利用率高、 工序少、 设计自由度高、 可制造复杂结构的零件、 易实现智能化及效率高等优势。金属成形零件的质量是否优良很大程度上取决于金属原材料的性能， 增材制造用金属材料主要有粉末和丝材两类原料形态， 其中， 以粉末材料的应用较为广泛， 例如， 激光金属沉积和选区激光熔化等快速成形制造工艺普遍采用金属粉体材料作为原材料。其种类包括钛合金、 铝合金、 钢、 镍基合金、 铁基合金、 钴铬合金以及铜合金等。
针对国内外占据主导地位的增材制造技术， 按照设备内粉末的进给方式不同可分为预铺粉型和同轴送粉型两大类。预铺粉式的代表性技术包括选区激光熔化(Selective laser melting, SLM)、 电子束选区熔化(Selective electron beam melting, SEBM)；同轴送粉式的代表性技术主要为激光金属沉积(Lasermetal deposition, LMD)。增材制造金属粉末的选用一般基于三种因素：能量热源、 粉末补给方式、 产品尺寸和精密度需求。目前增材制造领域常用的粉末粒度范围为 15~53μm(细粉)、 53~150 μm(粗粉)。
预铺粉型：选区激光熔化(SLM)成形技术是指以高密度激光束为能量热源， 以金属粉末为成形原材， 按照特定程序在粉床上进行叠加扫描成形零件的增材制造技术。电子束选区熔化成形技术的原理与选区激光熔化成形技术类似， 其能量热源以电子束代替高能量激光束。选区激光熔化设备如图1所示，该技术适用的成形粉末种类多以单一组分居多， 包括高强铝合金、 钛合金、 镍基合金、 钢、 钴铬合金以及金、 银等金属。铺粉型增材制造设备受限于成形室的空间尺寸一般应用于打印中小型构件， 根据热源、 打印方法及扫描方式的不同对粉末的粒度要求也有所差别， 要想得到致密性好的制品， 铺粉厚度要求达到粉末粒径的 2 倍及以上才行。通常选区激光熔化成形比较合适的粉末粒度为 15~53 μm， 球形度达到98%以上， 要求尽量少的卫星粉， 含氧量小于 1×10 −4 以及高的松装密度等；因电子束的能量转换率高， 同等功率下能量密度大， 电子束选区熔化成形比较合适的粉末粒度为 53~150 μm， 其他参数与SLM 工艺相差不大。为了打印出致密度高、 性能良好的零件， 预铺粉型设备一般要求选用粒度较小且粒径分布窄的金属粉末。粉末颗粒越细， 颗粒之间的间隙越小， 粉末层越致密， 当热源功率一定时，细粉比粗粉熔化的更加完全， 同时因细粉的比表面积大， 烧结驱动力也越大， 从而有利于得到烧结强度较高的高品质金属零件。若选用的粉末较粗， 粒径分布范围较宽， 铺粉表面容易出现分层现象， 金属粉末受热熔化不均匀或不能完全熔化， 成形零件的孔隙率、 强度、 表面粗糙度等都会严重增加。
同轴送粉型：激光金属沉积(LMD) 成形的送粉装置与激光器位于同一轴线上， 在保护气体推动下将粉末不断地送入激光束中形成熔池， 随着光斑的移动逐层沉积最终得到成型零件。这种成形工艺破除了 SLM上对于零件尺寸的限制， 可成形大尺寸的金属零件。粉末喷嘴与激光束同轴运行， 能够保证粉末均匀稳定的进给， 减小发散角， 保证熔覆层的精度，避免漫反射效应， 可提高粉末利用率。图 2 所示为同轴送粉沉积过程示意图， 该技术适用的成形粉末种类适应性较广泛， 可为单一组分也可为多成分复合粉末。同轴送粉型设备， 如激光金属沉积成形(LMD)对粉末粒度具有相对较宽的适应性， 并且适合打印大尺寸和大加工余量的零件， 粉末应用跨度可从几十微米的细粉到数百微米的粗粉， 但通常采用粒度为 53~150 μm 的粉末作为耗材， 粉末同样要求具有较好的球形度(大于 85%)、 较低的含氧量(低于 3×10 −4 )和较好的均匀性等。虽然细粉末适合打印精细结构， 但粉末粒度小于 40 μm 时， 送粉稳定性会变差， 且细粉还易堵塞喷嘴， 不利于成形；相反粉末粒度过大， 喷嘴处会出现粉末飞溅降低粉末利用率， 而且熔化时需要采用高功率， 这时过大的热输入又将影响某些材料的力学性能 [12] 。比较不同增材成形工艺用金属粉末的特点如表 1 所列， 上述工艺除使用单一规格的粉末外， 还有研究发现， 细粉颗粒引入粗粉颗粒中， 可填补于大颗粒间隙位置， 提高粉末的松装密度， 提高成形零部件的表面质量和力学性能。但细粉颗粒的填充量要适中不宜过多， 否则易引起铺粉厚度不均， 烧结过程中球化现象严重， 只有恰当控制混合粗细粉末的配比， 才能得到更好的 3D 打印效果。
金属粉末作为增材制造产业链的重要一环， 其粉末特征(粒度、 松装密度及流动性等)对成形零件的质量和性能将带来重要影响。JOAKIM 等分别选用粒径 25~45 μm 与 45~100 μm 的 Ti6Al4V 粉末为原材料， 采用 SEBM 工艺制备金属零件， 发现成形试样的硬度、 弹性模量等力学性能无明显差异，但细粉的表面粗糙度相对更小。GU 等 [16] 研究了粉末粒径差异对 SLM 制备 Ti6Al4V 成形件质量及性能影响， 发现粒径呈双峰分布的粉末所制备的产品的孔隙率较低、 致密性较好， 但显微组织与抗拉强度相差不大。