3D打印作為一種（zhǒng）新（xīn）興的製造（zào）技術，近年來發展迅速。然（rán）而，對於工業級金屬3D打印領（lǐng）域，粉（fěn）末耗材（cái）仍是製約該技術規模化應用的重要因素之一。目前，國內尚未製訂出金屬3D打（dǎ）印用材料標（biāo）準、工（gōng）藝規範、零件性能標準等行（háng）業標準或國標。業內對於金屬粉末的評價指標，主要有化學成分、粒度分布、粉末的球形度、流動性、鬆裝密度。其中，化學成分、粒度分布是金屬3D打印領域用於（yú）評價金屬粉末質量的常用指標，球形度、流動性（xìng）、鬆裝密（mì）度可作為評價質量的參考指（zhǐ）標。

 

1、化（huà）學成分：金屬粉末中各元素實（shí）際所占的質量百分（fèn）比（wt. %）。

 

在該合金中Al元素的檢測數據為（wéi）6.25，表示Al元素在該合金所占的質量百分比為6.25%，其它元素質量百分比可以此類推。目前，金屬化學成分檢測應用最廣的方法是化學分析法和光譜分析法。化（huà）學（xué）分析法（fǎ）是（shì）利用化學反應來確定金屬的（de）組成成分，可以實現金屬化學成分的定性分析和定量分析；光譜分析法（fǎ）是（shì）利用金屬中各種元素在高（gāo）溫、高能量的激（jī）發下產生的自己特有的特征光（guāng）譜來確定金屬的化學成分及大致含量（liàng），一般用於金屬化（huà）學成分（fèn）的定（dìng）性分析。以上兩種方法都要使用專業的檢（jiǎn）測設備，由專業的（de）檢測機構的人（rén）員（yuán）完成。

 

大（dà）部分鑄態、鍛造的金屬（shǔ）的（de）化學成分都有（yǒu）相（xiàng）應的行業標準或（huò）國標，以評價該金屬的化學成分（fèn）指標是否合（hé）格。然而，用於金屬3D打印的粉末技術（shù）新穎，業（yè）內尚無相應的行業標準或國標，業內（nèi）通常（cháng）認可的評價方法是沿用該金屬粉末對應的鑄態標準，或（huò）在（zài）該標（biāo）準的基礎上雙（shuāng）方協商放寬指標要求。

 

對於金屬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，有可能在局部（bù）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（de）金屬粉末，氧含（hán）量均為（wéi）一（yī）項重要（yào）指標，業內對該指（zhǐ）標的一般要求在1500ppm（ppm：百萬分之一）以下，也即氧元素在金屬中所占的（de）質量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等特殊應用領域，客戶對此指標的要求更為嚴格。部分客（kè）戶也要求控製氮含量指標，一般要求在500ppm以下，也即氮元素（sù）在金屬中所占的質（zhì）量百分比在0.05%以下。

 

2、粒度分布：不同尺寸（cùn）的（de）金屬粉（fěn）末顆粒（lì）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（cǐ）數據呈正（zhèng）態分布。

 

金屬粉末顆粒粒度分布結（jié）果中，d(10)=17.290μm，代表尺寸小於17.290μm的粉末體積所占比例不低於（yú）10%。以（yǐ）此可知，該粉（fěn）末（mò）中，尺寸小於33.478μm的粉末（mò）比例不低於50%，小於57.663μm的粉末比例（lì）不（bú）低於90%。

 

金屬粉末的粒度分布可以通（tōng）過（guò）激光粒度分析儀分析。金屬3D打印常用的粉末（mò）的粒度範圍是15~53μm（細粉），53~105μm（粗粉）。此粒度範圍是根據不同的能量源的金屬（shǔ）打印機劃分的，以激光作（zuò）為能量源的打（dǎ）印機，因其聚焦光斑精細，較易（yì）熔化細粉，適合使用15~53μm的粉末作為耗材，因為此粒度（dù）範圍內的粉末既有良好（hǎo）的流動性，又較易容化，粉（fěn）末補給方式為逐層鋪粉；以等離子束作為能量（liàng）源的打（dǎ）印機，聚焦光斑略粗，更適於熔化粗粉，適合使用53~105μm的粉末作為耗（hào）材，粉末補給方式為同軸送粉。

 

3、球形度、鬆裝密度、流動性等（děng）參考指標

 

球形度（dù）也就是金屬粉末顆粒接近（jìn）球體的程度，一般通過掃描電子顯微鏡（SEM）定性的分析。上麵兩個圖（tú）為不同金屬粉末的（de）SEM形（xíng）態照（zhào）片，可以看（kàn）出，上圖粉末顆粒的球形度要優（yōu）於下圖粉（fěn）末。一般而言，球形度佳，粉末顆粒的（de）流動性也比較好，在（zài）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粒流過（guò）規定（dìng）孔徑的量具所需要的時間，通常采用的單位為s/50g，可以通過霍爾流速計測量，數值愈小說明該粉末（mò）的流動性愈好。流動性也可以用休止角表征，休止角指在重力場中，顆粒在金屬粉末堆（duī）積層（céng）的自由斜麵上滑動時所受重力和粒子之間摩擦（cā）力達（dá）到平衡而處於靜止狀態下測得的（de）最大角。這是一種檢（jiǎn）驗金屬粉末流（liú）動性的簡易（yì）方法，休止（zhǐ）角越小，摩擦力越小，流（liú）動性越好，越有利於鋪粉及送粉的進行。

 

鬆裝密度是直接鋪粉得到的金屬（shǔ）粉末在一定體積內（nèi）的質量，可以通過漏鬥法（fǎ）測量。鬆裝密度（dù）僅（jǐn）作為參考（kǎo）指標，表征粉（fěn）末（mò）在補給過程中堆垛密實程度，其對於金屬打（dǎ）印的終產品的密度影響並不確定。