3D打印作為（wéi）一（yī）種新興的（de）製（zhì）造技術，近年來發展迅速。然而，對於工業級金屬3D打印領域（yù），粉末耗材（cái）仍是製（zhì）約該（gāi）技術規模化（huà）應用的重要因（yīn）素之一。目前，國內尚未（wèi）製訂出金屬3D打印用材料標準、工藝規範、零件性能標準等行業標準或（huò）國標。業內對於金屬粉末的評價指標，主要有化（huà）學（xué）成分、粒度分布、粉末的球形度、流動性、鬆（sōng）裝密度。其中，化學（xué）成分、粒度分（fèn）布是金屬（shǔ）3D打印領域用於評價金（jīn）屬粉末質量的常用（yòng）指標，球（qiú）形度、流動性、鬆裝密（mì）度可作為評價質量的參考指（zhǐ）標。

 

1、化學成分：金屬粉末中各元素實際（jì）所（suǒ）占的質量百分比（wt. %）。

 

在該（gāi）合金中Al元素的（de）檢測數據為6.25，表示Al元素在該合金所占的質量百分比為6.25%，其它元（yuán）素質量百分比可以此類推。目（mù）前，金屬化學成分檢（jiǎn）測應用最廣的（de）方法是化學分析（xī）法和光譜分析法。化學分析法是利用化學反應來確定金屬的組成成分，可以實現金屬化學成分的定性分析和定量分析；光（guāng）譜分析法（fǎ）是利用金屬中各種（zhǒng）元（yuán）素在（zài）高溫、高能量的（de）激發下（xià）產（chǎn）生的自己特有（yǒu）的特征光譜來確定金屬的化學成分（fèn）及大致（zhì）含量，一般用於金屬化（huà）學成分的定性分析。以上兩種方法都要使用專業的（de）檢測設（shè）備，由專業的檢測機構的人員完成。

 

大部分鑄態、鍛造的金屬的化學成分都有（yǒu）相應的行業標準或國標，以（yǐ）評價該金屬的化學成分指標是否合格。然而，用於金屬3D打印的粉末技（jì）術新穎，業內尚無相應的行（háng）業標準或（huò）國標，業內通常認（rèn）可的評價方法是（shì）沿用該（gāi）金屬粉末對（duì）應的鑄態標準，或在（zài）該標準的基礎上雙方協（xié）商放（fàng）寬指標（biāo）要求。

 

對於金（jīn）屬（shǔ）3D打印而言，因為（wéi）打印過程中（zhōng）金屬重熔後，元素以氣體形態存在（zài），有可能在局部生成氣眼等缺（quē）陷，影響（xiǎng）工件致密性及力學（xué）性能。所以，對不同體係的金屬粉末，氧含量均為一項重要指標，業內對該（gāi）指標的（de）一般要求在1500ppm（ppm：百萬（wàn）分之一）以下，也即氧元（yuán）素在金屬中所占的質量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等（děng）特殊應用領域，客戶（hù）對此指標的要求更為嚴格。部分客戶也要求控製氮含量指標，一般要求（qiú）在500ppm以下，也即氮元素在金屬中（zhōng）所占的質量百分（fèn）比在0.05%以下。

 

2、粒度分（fèn）布：不同尺寸的金屬粉末顆粒的在一定（dìng）尺寸區間內所占的體積（jī）百（bǎi）分比的統計數據，此數據呈正態（tài）分布。

 

金屬粉末顆粒粒度分布結果中，d(10)=17.290μm，代表尺寸小於17.290μm的粉末體積（jī）所占比例不低於10%。以此可知，該粉末（mò）中，尺寸小於（yú）33.478μm的粉末比例不低於50%，小（xiǎo）於57.663μm的粉末比例不低於90%。

 

金屬粉末的（de）粒度分布可以通過激光（guāng）粒度分析儀分析（xī）。金屬（shǔ）3D打印常用的粉（fěn）末的粒度範圍是15~53μm（細（xì）粉），53~105μm（粗粉）。此粒度範圍是根據不同的能量源的（de）金屬打印機劃分的，以激光作為能量源的打印機，因其聚焦光斑精細，較易（yì）熔化細粉，適（shì）合使用15~53μm的粉末作為耗材，因為此粒度範圍內的粉末既有良好的流動（dòng）性，又（yòu）較易（yì）容（róng）化，粉末補給方（fāng）式為逐層鋪粉；以等離子束作（zuò）為（wéi）能量源的打印機，聚焦光斑略粗，更適於熔化粗粉，適合使用（yòng）53~105μm的（de）粉末作為耗材，粉末補給方式為同軸送粉。

 

3、球形度、鬆（sōng）裝密度、流動性等參考指標

 

球形度也就是金屬粉末顆粒接近球體的程度，一般通過掃描電子顯微鏡（SEM）定性的分析（xī）。上麵（miàn）兩個圖為不同金屬粉末的SEM形態照片，可以看出，上圖粉末顆粒的球（qiú）形度要優於下圖粉末。一般而言，球形度（dù）佳，粉末顆粒的（de）流動性也比較好，在金屬3D打印時鋪粉及送粉更容易進行。

 

流動性是指以一定量金屬粉末顆（kē）粒（lì）流（liú）過規定孔徑（jìng）的量具所需（xū）要的時間，通常采用的單位為s/50g，可以通過霍爾流速計測量，數值愈小（xiǎo）說明該粉末的流（liú）動（dòng）性愈（yù）好（hǎo）。流動（dòng）性也可以用休止角表征（zhēng），休（xiū）止角指在重力（lì）場中，顆粒在金屬粉末堆積層的自由斜麵上滑動時所受重（chóng）力和粒（lì）子之間摩（mó）擦力達到（dào）平衡而處於（yú）靜止狀態下（xià）測得的最大角。這是一種檢驗金（jīn）屬粉末流動性的簡（jiǎn）易方法，休止角越小，摩擦力越小，流（liú）動性越好，越有利於鋪粉及送（sòng）粉的進行。

 

鬆裝密度（dù）是直接鋪粉得到的金屬粉末在一定體積內的質量，可以通過漏鬥（dòu）法測量。鬆裝密度僅作為參考指標，表征粉末在補給過程中堆垛密實程度，其對於金屬打印的終產品的密度影響並不確定（dìng）。