3D打（dǎ）印作為（wéi）一種新興的製造技術，近年來發（fā）展迅速。然而（ér），對於工業級金屬3D打印領域，粉末耗材仍是製約該（gāi）技術規模化應用的重要因（yīn）素（sù）之一。目前，國 內尚（shàng）未製訂出金屬3D打印用材料標準、工藝規（guī）範、零件性能（néng）標準等行業標準（zhǔn）或（huò）國標。業內對於金屬粉末（mò）的評價指標，主要有化學成分、粒度分布、粉末（mò）的球形（xíng）度、 流動性、鬆裝密度。其中，化學成分、粒度分布（bù）是金屬3D打印領域用於評價金（jīn）屬粉末質量的常用指標，球形（xíng）度、流動（dòng）性、鬆裝密度可作為評價質量的參考指標。

1、化學成分：金屬粉末中各元素實際所占的質量百分比（wt. %）。

 

        以上表為例，在（zài）該合金中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（fèn）比可以此類推。目（mù）前，金屬 化學成分檢測應（yīng）用最廣的方法是化學分析法和光譜分析法。化（huà）學分析法是利用化學（xué）反應來確定金屬的組成成分，可以實現金（jīn）屬化學成分的（de）定性分析和定量（liàng）分析；光譜 分析法是利用（yòng）金屬中各種元素在（zài）高溫、高能（néng）量的激發下產生的自己特有的特征光譜來確定金（jīn）屬的化（huà）學成分及（jí）大致含量，一（yī）般用於金屬化學成分的定性分析。以上兩（liǎng）種 方法都要使（shǐ）用專業的檢測設備，由專業的檢測機構的人員完成。

        大（dà）部分鑄態（tài）、鍛造的金屬的化學成分都有（yǒu）相應的行業標準或國標，以評價該（gāi）金屬 的化學成分指標是否合格。然而，用於金屬3D打印的粉末技術新穎，業內尚無相應的行業標準或（huò）國標，業（yè）內通常認可的評價方法是沿用該金屬粉末對（duì）應的鑄態（tài）標 準，或在該標準的基礎（chǔ）上雙（shuāng）方協商放（fàng）寬指標要求。

         對於金屬3D打印而言（yán），因為打印過程中（zhōng）金屬重（chóng）熔後，元素以氣體形態存在（zài），有（yǒu）可能（néng）在局部生 成氣眼等缺陷，影響工件致密性及力學性能。所以，對不同體係的金屬（shǔ）粉末（mò），氧含量均為（wéi）一項重要指標，業內對（duì）該指標的一般要求在1500ppm以下，也即氧元 素在金（jīn）屬中（zhōng）所占的質量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等特殊應用領域，客戶對此指標的要（yào）求更為（wéi）嚴格。部分（fèn）客戶也要求控製氮含量指標，一（yī）般（bān）要求 在500ppm以下，也即（jí）氮元（yuán）素（sù）在金屬（shǔ）中（zhōng）所占的質量百分比（bǐ）在0.05%以下。

2、粒度分布：不同尺寸的金屬粉末顆粒的在一（yī）定尺寸區間內所占的體積百分比的統計（jì）數據，此數（shù）據呈正態分（fèn）布。

 

以（yǐ）上圖為例，金屬（shǔ）粉末（mò）顆粒粒度（dù）分布結果中，d(10)=17.290μm，代表尺寸小於17.290μm的粉末（mò）體積所占比例（lì）不低於10%。以此（cǐ）可知，該粉末中（zhōng），尺寸小於33.478μm的粉末比例（lì）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可以通過激光粒（lì）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（shì） 根據不同的能量源的（de）金屬打印機劃分的，以激光作（zuò）為能量源的打印機，因其聚焦光斑（bān）精細，較易熔化（huà）細粉，適合使用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，又較易容化，粉末補給方式為逐層鋪粉（fěn）；以等（děng）離子束作為能量源的打印機，聚（jù）焦光斑略粗，更適於熔化粗粉，適合使用 53~105μm的粉末作為耗材，粉末補給方式（shì）為同軸（zhóu）送粉。

        3、球（qiú）形度、鬆裝密度、流（liú）動性等參考指標

        球形度也就是（shì）金屬粉（fěn）末顆粒接近球體的程度，一般通過掃描電子顯微鏡（jìng）（SEM）定性的分析（xī）。上圖為不同金屬粉末的（de）SEM形態照片，可以看出，左圖粉末顆粒的球形度要優於右圖粉末。一般而言，球（qiú）形度佳，粉末顆粒的流動性（xìng）也比較好，在金屬3D打印時（shí）鋪粉及（jí）送粉更容易進行（háng）。

流動性是（shì）指以一定量金屬粉末顆粒流過規定孔徑的量具所需要的時間（jiān），通常采用的單位為（wéi）s/50g，可以通（tōng）過霍爾流速計測量，數值愈小說（shuō）明該粉末的流動性愈 好。流動性也可以用休（xiū）止角表征（zhēng），休止角指在重力（lì）場中，顆粒在金屬（shǔ）粉末堆積層的（de）自由斜麵（miàn）上滑動（dòng）時所受重力和粒子之間摩擦力達到平衡而處（chù）於靜止狀態（tài）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，越有利於鋪粉及送（sòng）粉的進行。

          鬆裝密度是直接鋪粉得到的金屬粉末在一定體積內的質量，可（kě）以通過漏鬥法測量。鬆（sōng）裝密度僅作為參考指標（biāo），表（biǎo）征粉末在補給過程中堆垛密（mì）實程度，其對於（yú）金屬打印的終產品的（de）密度影響並（bìng）不確定。