国家标准计划《粉末床熔融增材制造钽及钽合金》由 TC243（全国有色金属标准化技术委员会）归口，TC243SC4（全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会）执行 ，主管部门为中国有色金属工业协会。

主要起草单位 西安赛隆金属材料有限责任公司 、西北有色金属研究院 。

钽属于VB族的难熔金属，略带蓝色的浅灰色，密度为16.68g/cm3，熔点2996℃，仅次于钨和铼，居第三位。

钽金属质地坚硬，富有延展性，韧性比铜更好，膨胀系数很小；化学性质稳定，常温下不和水及空气发生反应，冷和热态下都有极强的抗腐蚀性，能抵抗除氢氟酸外的一切无机酸。

将钽金属放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006毫米。

钽的应用十分广泛，主要有： （1）电子工业领域：钽电容器中的电极和引线、钽箔电容器、液体钽电容器及一些特殊类型的固体钽电容器、作为扩散隔热层材料。

（2）高温合金应用：国外性能较好的航空发动机叶片中，钽所占的比例越来越大；美国Oak Ridge国家实验室和田纳西州大学正在研究的高温抗氧化Cr-Cr2Ta合金，可广泛应用于燃气涡轮机的叶片、密封件、喷嘴等，提高燃气涡轮机的热效率。

（3）武器系统：由于具有较高密度和动态延伸率，已成功应用于爆炸成形弹和破甲弹的药型罩。

美国将钽应用于武器和核动力系统等方面，研究了炮管溅射沉积钽的技术，准备用镀钽身管替代目前大口径火炮的镀铬身管，提高炮管的寿命。

（4）包覆材料：由于在酸碱中保持稳定，并在合金冶炼中与金属钨有良好相容性，钽金属被应用于中子产生器中的钨靶。

日本高能加速器研究所和Tohoku大学的研究结果表明，W-Ta复合靶相比于纯W靶具有高出20%的中子产生率。

（5）生物医疗：由于钽及钽合金具有稳定的化学性质，具有更为优异的生物相容性，不溶出有害离子，并可在生理环境中保持稳定；植入人体以后，生物组织细胞易在钽金属表面生长，促进细胞的增殖，钽金属在医学领域发挥着重要作用。

因此，金属钽被称作为“亲生物金属”。

随着上述领域的发展，特别是新一代航空发动机和武器装备、个性化生物医疗领域的发展，对钽及钽合金材料提出了新的要求，特别是对复杂异型钽及钽合金零件的快速绿色制造需求巨大。

增材制造技术作为一种新型的绿色制造技术，被认为是推动“第三次工业革命”的一种标志性技术。

增材制造技术不同于传统加工工艺的显著特点：1、以数字模型为基础，逐层打印，可以一次性打印出具有复杂形状和结构的植入体；2、从输入数据、填装粉末到打印完成，整个过程用时相对较短；3、可以打印成类似于骨小梁的微孔结构或者是复杂的外轮廓和内流道结构零件，特别适用于复杂结构和柔性快速制造，不但能够大幅缩减异型构件的制造时间和成本，还能够实现极度复杂结构零件的快速制造。

由于钽及钽合金合金的高熔点特性，对增材制造技术的选择和要求较为苛刻，目前适用于钽及钽合金增材制造的主流技术主要是选区激光熔融（SLM）和电子束熔化（EBM）等两种技术，通过数字化控制，使用高能束选择性地对已铺设的金属粉末层进行选域扫描，使选定区域内的金属粉末瞬间高温熔化融合，通过层叠熔融，短时间内制造出任意形状金属零件的一种增材制造技术。

电子束熔化技术具有成型速度快、效率高，能抽真空去除杂质并保留材料优异性能，高温环境下一次成型，残余应力低，无需进行二次热处理等优势。

相比于选区激光熔融（SLM）技术来说，电子束熔化技术的能量转换效率更高，热能损失更少，更容易熔化高熔点的粉末，是成形钽及钽合金优选技术方案。

电子束熔化技术始于欧洲，瑞典Arcam公司最早研发出适用于金属的电子束熔化技术，欧洲也是最早将打印金属植入件应用于骨科临床的地区，尤其在关节外科方面，髋关节臼杯产品于2007年即已上市，迄今已完成逾万例电子束熔化成形的髋臼杯置换手术。

国外4WEB、Joimax等公司的椎间融合器产品均已获得美国食品药品监督管理局（FDA）认证并上市。

我国2010年前后开始了增材制造金属植入件的研发，用于髋关节、脊柱、肿瘤、创伤与关节外科的多种3D打印植入件，先后被应用于骨科临床。

2015至2016年间，国产电子束熔化成形的髋关节臼杯、脊椎人工椎体及颈椎椎间融合器等3项产品分别上市，成为增材制造在骨科领域应用的中国标识。

目前，国内外研究电子束熔化技术及研发电子束熔化成形装备的机构主要有瑞典的Arcam公司、西北有色金属研究院、清华大学、西安赛隆金属材料有限责任公司、天津清研智束科技有限公司、中科院金属所等。

瑞典的Arcam公司已推出EBM-S12、A1、A2、A2X、A2XX、Q10、Q20等多个型号的商业化装备，提供Ti6Al4V、Ti6Al4V ELI、Ti Grade-2和ASTM F75 Co-Cr等4种标准配置的球形粉末材料。

西安赛隆金属材料有限责任公司依托西北有色金属研究院在电子束熔化技术积累的数十年的的研究经验，成功开发了S200、Y150系列的装备，开发了不锈钢316L、TC4、铌及铌合金、钽及钽合金等材料的增材制造工艺，可以成形适合人体植入的多孔结构零件和异形结构零件。

本标准规定了粉床增材制造钽及钽合金的要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存及合同（或订货单）内容等。 本标准适用于以粉床增材制造工艺制备的钽及钽合金。 主要技术内容 1 供应状态 产品应经过必要的清粉、表面处理、密封包装或者真空包装。当需方对最终成形零件供应状态有特殊要求时，应由供需双方商定，并在合同（或订货单）中注明。 2 化学成分 产品为实体结构或多孔结构，化学成分需满足以下要求。 Ta Nb W Fe Mo Si Ni C N H O 其他元素 单一 总和 Ta1 余量 0.050 0.010 0.005 0.010 0.005 0.002 0.010 0.005 0.0015 0.015 0.10 0.40 Ta2 余量 0.100 0.040 0.030 0.030 0.020 0.005 0.020 0.025 0.0050 0.030 0.10 0.40 TaNb3 余量 1.5～3.5 0.040 0.030 0.030 0.030 0.005 0.020 0.025 0.0050 0.030 0.10 0.40 TaNb20 余量 17～23 0.040 0.030 0.020 0.030 0.005 0.020 0.025 0.0050 0.030 0.10 0.40 TaNb40 余量 35.0～42.0 0.050 0.010 0.020 0.005 0.010 0.010 0.010 0.0015 0.020 0.10 0.40 TaW2.5 余量 0.500 2.0～3.5 0.010 0.020 0.005 0.010 0.010 0.010 0.0015 0.015 0.10 0.40 TaW10 余量 0.100 9.0～11.0 0.010 0.020 0.005 0.010 0.010 0.010 0.0015 0.015 0.10 0.40 TaW12 余量 0.100 11.0～13.0 0.010 0.020 0.005 0.010 0.020 0.010 0.0015 0.030 0.10 0.40 注：需方对C、N、H、O等元素含量有特殊要求时，由供需双方协商确定。 3 力学性能 产品为实体结构，力学性能应符合以下要求。 牌号 抗拉强度 Rm/MPa≥ 规定塑性延伸强度RP0.2/MPa≥ 断后伸长率 A/%≥ Ta1 210 140 25 Ta2 210 140 25 TaNb3 210 180 15 TaNb20 210 180 15 TaNb40 220 190 20 TaW2.5 270 190 25 TaW10 48 410 15 TaW12 520 440 10 4 密度 若产品为实体结构，则最终成形零件的相对密度应不小于99%。 5 孔隙与孔隙率 需方要求最终产品为多孔结构时应在合同（或订货单）中注明，孔隙形状及孔隙率由供需双方协商确定。 6 无损检验 需方要求并在合同（或订货单）中注明时，成形态和最终成形零件可进行超声检测、X射线探照相检验、X射线CT检测等无损检查，表面抛光或机加后的产品还可进行荧光渗透检测。 7 尺寸及允许偏差 产品的尺寸及允许偏差应符合供需双方签订的技术图样，允许通过机加工达到技术图样要求。 8 外观质量 1） 产品不得有缺损、掉块、裂纹等缺陷，表面应平整一致。 2） 产品外表面及内表面允许轻微起伏，允许对表面突起进行修磨处理。 3） 在不超出尺寸允许偏差的前提下，允许对表面进行喷砂、打磨、机加工等方法改善表面质量。 4） 需方对外观质量有特殊要求并在合同（或订货单）中注明时，按照合同（或订货单）的约定进行。