金屬粉末是金屬3D打印技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，尤其是粉床熔融(燒結(jié))增材制造。目前對(duì)于金屬粉末的研究主要集中在鈦合金、不銹鋼、鎳基高溫合金。金屬粉末的發(fā)展程度一定程度上制約著金屬增材制造技術(shù)的發(fā)展。

本文就金屬粉末主要考慮的參數(shù)及測(cè)定方法進(jìn)行闡述：

1.?化學(xué)元素

對(duì)于3D打印用金屬粉末純凈度要求很高。除測(cè)定主要元素及雜質(zhì)元素外，對(duì)原材料的氧、氮、氫含量也有要求。

測(cè)定方法：由于測(cè)定方法眾多，本文在此以鈦合金為例說(shuō)明：光譜分析儀測(cè)定鈦合金中Fe、Al、V等元素；以惰性氣體熔熱傳導(dǎo)/紅外線原理的氧氮?dú)浞治鰞x測(cè)定材料中氧、氮、氫含量；碳/硫分析儀測(cè)定原材料中碳元素含量，以上測(cè)定方法可綜合使用。另外，還可采用能譜儀及X射線衍射儀定性或半定量對(duì)元素成分測(cè)定。

2.?顆粒形狀

顆粒形狀是指粉末顆粒的幾何形狀。可籠統(tǒng)的劃分為規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀。而顆粒的形狀對(duì)粉末的流動(dòng)性、送裝密度以及燒結(jié)熔融過(guò)程的影響很大。通常情況下金屬粉床熔融過(guò)程要求粉末球形度越高越好。測(cè)定顆粒形貌時(shí)常用表面形狀因子、體積形狀因子和比例形狀因子。

一般情況下，非球形粉末表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致打印件內(nèi)部存在一定的氣孔缺陷，而球形粉末在這一方面能較好的改善。

測(cè)定方法：顆粒表面積觀測(cè)設(shè)備可用掃描電子顯微鏡。

3.?粒徑及粒度分布

通常用直徑表示顆粒的大小稱之為粒徑。由于組成粉末的無(wú)數(shù)顆粒不屬于同一粒徑，因此需要用不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量來(lái)表征粉末顆粒的分布情況。表示不同尺寸的在一定尺寸區(qū)間的體積百分比。圖1為呈正態(tài)分布的粒度分布圖形。

3D打印金屬粉末粒度≤50mm。但一般工藝過(guò)程并非單獨(dú)使用超細(xì)粉而是將細(xì)粉與粗粉配比使用，通過(guò)細(xì)粉填充道粗粉的空隙中，提高熔融/燒結(jié)密度，改善打印質(zhì)量。

粒度分布常用的測(cè)定方法

4.?松裝密度

松裝密度是粉末試樣自然地充滿規(guī)定容器時(shí)，單位容積的粉末質(zhì)量。一般情況，粉末粒度越粗松裝密度越大。粗細(xì)搭配的粉末能夠獲得更高的送裝密度。

測(cè)定方法：松裝密度的測(cè)定方法有：漏斗法、斯科特容量計(jì)法或震動(dòng)漏斗法。漏斗法是用容積恒定及標(biāo)準(zhǔn)漏斗，粉末自由通過(guò)漏斗孔徑到量杯中，直至完全充滿量杯并有粉末從量杯溢出為止。利用公式：ρ=m/v，其中m為粉末試樣質(zhì)量；V為量杯容積。

5.?流動(dòng)性

流動(dòng)性是指50g粉末從標(biāo)準(zhǔn)的流速漏斗流出所需要的時(shí)間，單位為s/50g。其倒數(shù)是單位時(shí)間流出的粉末的質(zhì)量稱之為流速。流動(dòng)性是一個(gè)與形貌、粒度分布及送裝密度相關(guān)的綜合性參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，粉末顆粒越大、顆粒形狀越規(guī)則、粒度組成中極細(xì)的粉末所占的比例小，流動(dòng)性相對(duì)比較好。而顆粒表面吸附水、氣體等會(huì)降低粉末流動(dòng)性。

流動(dòng)性是3D打印技術(shù)中關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，直接影響打印過(guò)程中鋪粉的均勻性和送粉過(guò)程的穩(wěn)定性。與流動(dòng)性相關(guān)的三個(gè)測(cè)試點(diǎn)：休止角、流出速度和壓縮度，休止角是粉體堆積層的自由斜面與水平面所形成的最大角，是粒子在粉體堆積層的自由斜面上滑動(dòng)時(shí)所受重力和粒子間摩擦力達(dá)到平衡而處于靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)得。流出速度是將物料加入于漏斗中用測(cè)定的全部物料流出所需的時(shí)間來(lái)描述。壓縮度反映了粉體的凝聚性、松軟狀態(tài)，是粉體流動(dòng)性的重要指標(biāo)。

測(cè)定方法：?測(cè)定粉末流動(dòng)性使用兩種流量計(jì):霍爾流量計(jì)漏斗和卡尼漏斗。

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