中国粉体网讯 钛合金，以其卓越的比强度、优异的耐腐蚀性和良好的生物相容性，在航空航天、生物医疗、海洋工程及高端装备制造等领域扮演着不可替代的角色。然而，其高昂的原材料成本与复杂的制备工艺，尤其是用于增材制造（3D打印）的球形钛合金粉末价格居高不下，严重制约了其更广泛的应用普及。如何打破成本壁垒，实现钛合金的绿色可持续发展，已成为全球材料界关注的焦点。在此背景下，低成本绿色循环钛合金粉体制备技术应运而生，正为产业升级开辟一条全新的路径。
需求牵引：钛合金应用拓展与增材制造的粉末之困
随着制造业向轻量化、高性能化方向迈进，钛合金的应用边界不断拓展。从飞机的结构件、发动机部件，到人体植入的骨科关节、牙科种植体，再到赛车、高端消费电子领域，需求持续增长。与此同时，增材制造技术的成熟，为制造复杂几何形状、一体化成形的钛合金构件提供了可能，极大地释放了设计自由度。
然而，增材制造技术的“粮食”——高品质球形钛合金粉末，其制备成本占据了终端零件成本的相当大比重。传统制备方法如等离子旋转电极法（PREP）和电极感应熔炼气体雾化法（EIGA），虽然能生产出流动性好、球形度高的优质粉末，但存在能耗高、原料利用率相对较低（特别是对昂贵海绵钛或钛锭的依赖）、设备投资大等问题，导致粉末价格昂贵。这使得许多潜在应用因成本问题而止步于实验室或小批量阶段。
核心突破：构建绿色循环钛合金粉末制备技术体系
“绿色循环”制备技术的核心思想，是将钛合金生产、加工过程中产生的废料、残料（如车屑、铣屑、报废零件、废旧产品）视为“城市矿山”，通过一系列创新工艺，将其转化为符合增材制造要求的高品质粉末，实现资源的闭环利用。该技术体系主要围绕以下几个关键环节展开：
1. 废料预处理与净化：这是循环利用的第一步，也是保证最终粉末纯度的基础。需要对收集来的混杂钛合金废料进行严格分类、清洗（去除油污、涂层）、破碎，并采用磁选、涡流分选等技术去除铁、铝等异种金属杂质。随后，可能通过真空热处理等方式进一步降低氧、氮等间隙元素含量。
2. 低成本制粉技术：
氢化脱氢法（HDH）：这是一种相对传统但经改造后适用于循环经济的方法。将钛废料在氢气环境中加热使其氢化变脆，易于粉碎成不规则形状的粉末，再进行真空脱氢。该法设备投资和运行成本较低，适合生产用于粉末冶金（PM）或作为部分原料的粉末。但对于增材制造所需的高球形度粉末，其适用性有限。
等离子雾化回收技术：这是将循环理念与先进雾化技术结合的代表。将预处理并重熔后的钛合金废料液流，通过等离子炬产生的高温高速等离子体射流将其破碎并雾化成微小液滴，在表面张力作用下球化并冷却成球形粉末。此方法能直接利用废料，省去了海绵钛熔炼成锭的步骤，显著降低原料成本，且粉末球形度和纯净度可达到高端应用要求。
机械合金化结合后续处理：对于某些特定合金体系的废料，可通过高能球磨（机械合金化）获得超细或非晶粉末，再通过射频等离子球化等工艺将其处理为球形粉末。这条路线为处理复杂成分废料提供了可能。
3. 粉末后处理与分级：制备出的粉末需要经过筛分、空气分级或涡流分级等工序，得到特定粒度分布（如15-53μm用于激光选区熔化SLM）的成品粉末，确保其流动性和铺粉性能满足增材制造设备要求。
优势与价值：低成本与绿色化的双重革命
1. 显著降低成本：循环技术的原料成本远低于原生海绵钛，据估算，使用合格废料可降低原料成本30%-50%甚至更多。同时，缩短了从原料到粉末的工艺流程，进一步节约了能源与时间成本。
2. 资源高效与环境保护：钛的冶炼本身能耗巨大。循环利用废钛，极大提高了资源利用率，减少了对新矿开采的需求，同时避免了大量固体废料的堆积，降低了全生命周期的碳排放，契合“双碳”战略目标。
3. 保障供应链安全：构建稳定的国内钛废料回收-再生-应用循环体系，可以减少对进口海绵钛的依赖，提升关键战略材料供应链的韧性和自主可控能力。
低成本绿色循环钛合金粉体制备技术，不仅是应对资源约束和成本压力的解决方案，更是推动钛合金产业向循环经济模式转型、实现高质量发展的关键引擎。它打通了“废料-原料-产品-再废料”的闭环，为钛合金这一“贵族金属”飞入更多寻常工业领域铺平了道路。随着技术的不断成熟、产业链的协同推进以及标准体系的完善，绿色循环钛合金粉末有望成为增材制造乃至整个钛产业的主流原料选择之一，开启一个资源高效、环境友好、成本可控的钛合金应用新时代。
2026年4月28日，中国粉体网将在湖南·长沙举办“第二届高端金属粉体制备与应用技术大会暨2026通信电子、3D打印、粉末冶金市场应用交流会”。届时，我们邀请到季华实验室增材制造研究院熊孝经副主任出席本次大会并作题为《低成本绿色循环钛合金粉体制备技术》的报告，熊孝经副主任将立足钛合金产业发展现状，围绕钛合金应用进展、增材制造钛合金粉末制备进展展开核心阐述，重点剖析绿色循环钛合金粉末的制备技术体系，聚焦低成本、绿色化、循环化的钛合金粉体制备核心需求。
个人简介
熊孝经，3D打印粉体制备专家，专业从事国内金属粉末、金属3D打印应用技术研究十余年经验。曾任飞而康航空粉末部长、运营总监，2013年建设了国内第一条商业化航空级并通过CAAC认证的钛合金粉末生产线，并实现对国产大飞机C919钛合金3D打印结构件批量供货。拥有多年金属3D打印应用研发经验，曾任苏州倍丰技术副总，主导完成核电、重型燃气轮机、医疗核心构件、航空结构件等产品的3D打印及工程应用项目。现任季华实验室增材制造研究院副主任、航空粉末负责人，主导增材制造专用粉末制备工艺装备开发及3D打印专用合金材料开发，主要从事超高速离心雾化、丝材等离子体雾化、难熔粉体等离子体雾化、微波等离子体雾化、射频等离子体球化、超声波雾化等新型雾化工艺技术装备及新型粉体制备工艺研究工作。工作期间参与国家级重大专项1项，省部级专项3项，主导及参与核心发明专利20余项，发表文章10余篇。
参考来源：
王尊，等：氢化脱氢工艺制备钛粉研究
赵霄昊，等：球形钛合金粉末制备技术及增材制造应用研究进展
中国粉体网
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