导语

7月15日，中国材料大会2026在武汉开幕。这场汇聚了35位两院院士、设置了125个专业分论坛、吸引‌了来自全国高校科研团队、产业链龙头企业和专精特新企业的从业者超过‌2万人‌，创历届规模之最，已成为观察产业风向的高能级平台。

在会上，北京工业大学宋晓艳教授以《我国硬质合金研发进展与未来趋势》为题，用一组数字勾勒出这个被称作"工业牙齿"的产业的底气：2025年国内硬质合金总产量达6.3万吨，同比增长8.6%，产量占全球50%，创历史新高。报告同时点出产业痛点与未来方向——而在这份产业图谱里，升华三维被明确列为"硬质合金3D打印代表企业"。这背后，是一条值得展开的工艺逻辑：当粉末冶金遇上增材制造，粉末挤出打印（PEP）正在为硬质合金补上"形状"与"梯度"两块关键拼图。

▲宋晓艳教授的《我国硬质合金研发进展与未来趋势》报告现场视频（部分） ©中国材料大会2026

报告里的硬质合金：繁荣之下的两道命题

硬质合金，是难熔金属碳化物与过渡金属经粉末烧结制备的金属陶瓷复合材料，以碳化钨-钴（WC-Co）体系为典型代表。它硬度高、耐磨强，是工模具、切削刀具、PCB集成电路钻头的基石材料。

宋晓艳教授的报告，既展示了规模，也坦诚了短板：

规模侧：近十年行业年复合增长率9%以上；数控刀片去年产量7亿余片、同比增长15%，近十年CAGR超23%；硬质合金棒材去年产量2万余吨、同比增长13%。年产量超千吨企业达20家，合计占全国近70%。

▲国内硬质合金产业情况 ©来自报告截图

短板侧：高端数控刀具国产化仍有不足，同类产品进口价格远高于出口价格，"进口替代"仍是行业核心方向。

▲中国硬质合金刀具进出口情况 ©来自报告截图

需求侧：机床制造（航空航天高精度加工）、汽车制造（新能源汽车翻倍出口）持续拉动高端刀具升级；更具想象力的增量来自具身机器人（国内占全球80%以上市场）与AI高端主板——更高孔密度、更小孔径、更深孔深，迫切呼唤高耐磨、超高韧性、超大长径比的PCB钻针。

▲高端硬质合金刀具的需求情况 ©来自报告截图

繁荣是底色，但"高端替代"与"复杂构件"两道命题，恰恰是增材制造可以切入的关键点。

为什么是PEP？工艺同源的天然契合

硬质合金本质上是粉末冶金的产物：WC粉与Co粉混合、压坯、烧结，得到致密复合材料。而PEP（粉末挤出打印）正是"3D打印+粉末冶金"的间接增材制造技术——其工艺链"混炼造粒→打印成型→脱脂→烧结"，与硬质合金的经典制造哲学高度同源。

这意味着，PEP制备硬质合金并非"另起炉灶"，而是把成熟的粉末冶金逻辑"搬"进了增材维度：

材料同源：可直接以WC-Co等硬质合金粉末与粘结剂混炼造粒，制成颗粒/棒材喂料，经挤出头低温打印出生坯；

后处理同源：生坯经脱脂、烧结，得到与传统工艺一致的致密硬质合金组织——PEP更像是"增材版的MIM（金属注射成型）"。

形状解放：传统模压受模具与脱模限制，复杂镂空、异形中空构件难以成形；而PEP以逐层挤出成型，天然适配复杂内腔、填充、一体化结构。

这正是报告关注的方向——宋教授在"硬质合金3D打印制品"部分指出，增材制造有望"解决异形中空构件精度、热应力开裂难题"。PEP的低温成型路径，恰好在"热应力控制"上具备相对友好的一面。

被报告点名的"代表企业"：PEP制备硬质合金的能力清单

在报告的"国内代表性硬质合金企业技术进展"章节中，升华三维被定位为硬质合金3D打印代表企业。宋晓艳教授将其概括为：独立双喷嘴3D打印设备支持异种材料复合打印，面向梯度硬质合金开发专用打印装备，实现金属-陶瓷、陶瓷-陶瓷、金属-金属梯度材料打印制造，大幅简化梯度构件制造工艺流程，可制备复杂镂空结构金属陶瓷梯度材料。

▲升华三维的梯度打印能力 ©来自报告截图

报告对其能力的描述，恰好构成一份粉末挤出打印技术（PEP）制备硬质合金的能力清单：

异种材料制备：独立双喷嘴3D打印系统，支持异种材料复合打印，其含义在于一套设备可同时处理硬质相与粘结相/异种材料；

梯度开发专用：面向梯度硬质合金开发专用打印装备，直击"梯度硬质合金"这一未来研发热点；

梯度增材制造：实现金属-陶瓷、陶瓷-陶瓷、金属-金属梯度材料打印，可制备成分连续/非连续过渡的梯度构件；

自由几何结构：可制备复杂镂空结构金属陶瓷梯度材料，突破模压成形限制，实现一体化复杂几何构件的快速成型。

▲基于PEP的双材料和梯度功能材料打印系统原理图 ©升华三维

升华三维走的是一种金属/陶瓷间接增材路线。在与粉末冶金后处理衔接、梯度结构与大尺寸复杂构件上具有无限延展空间。

梯度硬质合金：PEP最被看好的落点

"梯度"是整场报告反复出现的关键词：东北大学团队制备纳米晶梯度硬质合金，北京工业大学以相界共格、晶内韧性相等设计破解"硬度-强度-韧性互斥"难题。而梯度硬质合金的制造瓶颈，恰恰在传统工艺——成分渐变难以靠单一压坯实现。

PEP的梯度能力在此显出独特价值：

非连续梯度功能材料（DFGM）：独立双喷嘴分别挤出不同配方喂料，在同构件上实现区域化功能梯度；

连续梯度功能材料（CFGM）：通过多组分喂料在线配比，实现成分沿空间的平滑过渡。

▲升华三维的梯度打印能力  ©来自报告截图

对硬质合金而言，这意味着可以在同一构件上，让"高耐磨表层"与"高韧性芯部"共生——表面扛切削磨损，内部吸收冲击，正是破解"性能互斥"的工艺路径之一。这也与宋教授"应用导向定制逻辑"（按服役需求确定组织调控区间）的判断形成共振。

已有实证支撑这一方向：中南大学粉末冶金国家重点实验室与株洲金韦硬质合金有限公司科研团队，采用PEP工艺制备无η相高韧性渗碳梯度硬质合金（FGCCs），为高性能PDC衬底双材料增材制造提供了解决思路。该研究成果发表于Ceramics International，证明PEP路线可落地于真实硬质合金体系。

与未来趋势同频：PEP为何值得被纳入产业叙事

宋晓艳教授在"未来发展趋势"中强调资源循环、新体系开发、AI全流程赋能。PEP的工艺特征，与这些趋势天然同频：

定制与快速迭代：面向具身机器人、AI主板的特种钻针需求，PEP可小批量、短周期验证新结构，配合"成分-工艺一体化优化"的AI范式。

▲硬质合金的未来研发趋势 ©来自报告截图

材料利用率高、柔性小批：硬质合金原料（钨）价格大幅上涨，提升资源效率成为刚需；PEP近净成形、减少切削废料，契合"循环"逻辑。

▲硬质合金的未来研发趋势 ©来自报告截图

多材料与梯度底座：超细晶、纳米晶、涂层之外，"梯度硬质合金"被报告列为持续热点，而梯度恰是PEP的差异化能力。

▲硬质合金的未来研发趋势 ©来自报告截图

结语

从6.3万吨的产业规模，到"性能互斥"的科学难题，再到梯度与定制的未来——宋晓艳教授的报告，为中国硬质合金、钨及难熔金属画出了一张清晰的进化地图。而在这张地图上，粉末挤出打印（PEP）作为"硬质合金3D打印代表"路线的重点成员，正以工艺同源、形状自由、梯度可控的三重能力，补上传统制造难以触及的拼图。

升华三维愿与产业链上下游、科研院所继续同行：把粉末冶金的深厚积累，带进增材制造的下一程。如果你正在探索硬质合金、钨及难熔金属复杂构件、梯度材料或柔性小批制备，欢迎与升华三维交流——我们提供从设备、材料到打印服务的整体解决方案。

资料来源：

1. 北京工业大学宋晓艳教授《我国硬质合金研发进展与未来发展趋势》报告，2026中国材料大会

2. 深圳升华三维科技有限公司官网公开技术资料及PEP技术白皮书

3. "Controlling η phase distribution and its effects on carburized graded cemented carbides via extrusion additive manufacturing", Ceramics International

4. 中国钨业协会统计数据

5. 上海钢联钨价公开数据（2026年3月）