3D打（dǎ）印作為一種新興的製造技術，近年來（lái）發展迅速。然而，對於工業級金屬3D打印領域，粉末耗（hào）材仍是製約（yuē）該（gāi）技術規模化應（yīng）用（yòng）的重要因素之一（yī）。目前，國 內尚未製訂出金屬3D打印（yìn）用材料標準、工（gōng）藝規範、零件性能標（biāo）準等行業標準或國（guó）標。業內對於金屬粉末的評價指標，主要有化學（xué）成分、粒度分（fèn）布、粉末的球形（xíng）度、 流動性、鬆裝密（mì）度。其中，化學成分、粒度分布是金屬3D打印（yìn）領（lǐng）域用（yòng）於評價金屬粉末質量的常用指標，球形（xíng）度、流動性（xìng）、鬆裝密度可作為評價質量的參考指標。

1、化學成分：金屬（shǔ）粉末中各元素實（shí）際所占的質量（liàng）百分比（wt. %）。

 

        以上表為例，在（zài）該合金中Al元素（sù）的檢測數（shù）據為6.25，表示Al元素在該合（hé）金所占的質量百分比為6.25%，其它元素質量百分比可以此（cǐ）類推（tuī）。目前（qián），金（jīn）屬 化學成分檢測（cè）應用最（zuì）廣的方法是化學分析法和光譜分析法。化學分析（xī）法（fǎ）是利用化學反應來確定金屬的組成成分，可以實（shí）現金屬化學成分的（de）定性分析和定量分析；光（guāng）譜 分析法是（shì）利（lì）用金屬中各種元素在高溫、高能量（liàng）的激發（fā）下產生（shēng）的自己特有的特（tè）征光譜來確定金屬（shǔ）的化學成分（fèn）及大致含量，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（yòng）專業的檢測設備，由（yóu）專業的檢測機構的人員完成。

        大部分鑄態、鍛造（zào）的金屬的化（huà）學（xué）成分都有相應的行業標準或國標，以評價該金屬 的化學成（chéng）分指標是否合格。然（rán）而，用於金屬3D打印（yìn）的粉末技術（shù）新穎，業內尚無相應的行業標準或國標，業（yè）內通常認可的評價方法是沿用（yòng）該金屬粉末對應（yīng）的鑄態標 準，或在該標準（zhǔn）的（de）基礎（chǔ）上雙方（fāng）協商放寬指標（biāo）要求。

         對於（yú）金屬3D打（dǎ）印而言，因為打（dǎ）印過程中金屬重熔後，元素以（yǐ）氣體形態存在，有可能在局部生 成氣眼等缺陷（xiàn），影（yǐng）響工件致密（mì）性及（jí）力學性能。所以，對不同體係的金屬粉末（mò），氧含量均為一項重要指（zhǐ）標，業內（nèi）對該指標的一般要求（qiú）在1500ppm以下（xià），也（yě）即氧元 素在金（jīn）屬中所占的質量百分比在0.13~0.15%之間，航空（kōng）航天等（děng）特（tè）殊應用領域，客（kè）戶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 在500ppm以下，也即氮（dàn）元素在金（jīn）屬中（zhōng）所占的質量百分比在0.05%以下。

2、粒度（dù）分布（bù）：不同（tóng）尺寸的金屬粉末顆粒的在一（yī）定尺寸區間（jiān）內（nèi）所占的體積百分比的統計數據，此數據呈正態分布。

 

以上圖為例，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（fěn）末體積所占比例不低（dī）於（yú）10%。以此（cǐ）可知（zhī），該粉末（mò）中，尺寸（cùn）小於33.478μm的粉末比（bǐ）例不低於50%，小於57.663μm的粉末比例不低於90%。

金屬粉末的粒度分布（bù）可以通過激光（guāng）粒度分析儀分析。金屬3D打印常用的粉末的粒度範圍是15~53μm（細粉），53~105μm（粗粉）。此粒度範圍是 根據不同（tóng）的能量源的金屬打印機劃分的，以激光作為能量源的打印機，因其聚焦光斑精細（xì），較易熔化細粉，適合使用15~53μm的粉末作為耗材，因為此粒（lì）度範 圍（wéi）內的粉末（mò）既有（yǒu）良好的流動性，又較易容化，粉末補給（gěi）方式為逐（zhú）層鋪粉；以等離子束作為能量源的打印機，聚焦光斑略粗，更適於熔化粗粉，適（shì）合（hé）使用 53~105μm的粉末作為耗材，粉末補給方式為（wéi）同軸送粉。

        3、球形度、鬆裝密度、流動性等參考指標

        球形（xíng）度也就是金屬（shǔ）粉（fěn）末顆粒接近球（qiú）體的程（chéng）度（dù），一般通過掃描電子顯微鏡（SEM）定性的分析。上圖為不同金屬（shǔ）粉末的SEM形態照片，可以看出（chū），左圖粉末（mò）顆粒的球形度要優於右圖（tú）粉末。一般而言，球（qiú）形度佳，粉末顆粒的流動性也比較好，在金屬3D打印時（shí）鋪粉及送粉更容易進行。

流動性是指（zhǐ）以一定量金屬粉末（mò）顆粒流過規定孔（kǒng）徑的量具所需要的時間，通常采（cǎi）用（yòng）的單位（wèi）為s/50g，可以通過（guò）霍爾流速計測量，數（shù）值愈小說明該粉末的流動性愈 好。流動性也可以用休止角表征，休止角指在重力場（chǎng）中，顆粒在金屬粉（fěn）末（mò）堆積層的自由斜麵上滑動時所受重力和粒子之（zhī）間摩擦力達（dá）到平衡而處於靜（jìng）止狀態下測得的最 大角。這是一種檢驗金屬粉末流動性的簡易方法，休止角越小，摩擦力越小，流動性越好，越有利於鋪粉（fěn）及（jí）送粉的進行。

          鬆裝密度是直接鋪粉得到的金屬（shǔ）粉末在（zài）一定體積內的質量，可以通過漏鬥法測量。鬆裝密度（dù）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（yú）金屬打印的終產品的密度影響並不確定。