3D打印（yìn）作為一種新興的製造技（jì）術，近年來發展迅速。然而，對於工業級金屬3D打（dǎ）印領域，粉末耗材仍是製約該技術規模化（huà）應用的重要因素（sù）之一。目前，國 內尚未製訂出金屬3D打印用（yòng）材（cái）料標（biāo）準、工藝規（guī）範、零件性能標準等（děng）行業標準或國標。業內對於金屬粉末的評價（jià）指標，主要有化學成分、粒度分布、粉末的球形度（dù）、 流動性、鬆裝密度。其中，化學成分、粒度分布是金屬（shǔ）3D打印領域用於評價金屬（shǔ）粉末質量的常用指標，球形度、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：金屬粉末中各元素實（shí）際（jì）所（suǒ）占的質量百分比（wt. %）。

 

     以上表為例，在該合金中Al元素的（de）檢測數據為6.25，表示Al元素（sù）在該合金所占（zhàn）的質量百分比為6.25%，其它元素質量百（bǎi）分比可以此類（lèi）推。目前，金屬 化學成分檢（jiǎn）測應用最廣的方法是化學分析法和光譜分析法。化學（xué）分析法是利用化學反應（yīng）來確定金（jīn）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；光譜 分析法是利用金屬中（zhōng）各種元素在（zài）高溫、高（gāo）能量（liàng）的激發下產生的自己特（tè）有的特征光譜來（lái）確定金屬的（de）化學成分及大（dà）致含量，一般用於金（jīn）屬化學成分的定性分析。以上兩種 方法都要使用專業的檢測設（shè）備，由專業（yè）的檢測機構的人員完（wán）成。

    大部分鑄態、鍛造的金屬的化學成（chéng）分都有相應的行（háng）業標準或國標，以評價該金屬 的（de）化學成分指標（biāo）是（shì）否合格。然（rán）而，用於金屬3D打印（yìn）的粉末技術新穎，業內尚無相應的行（háng）業標準或國標，業內通常認可（kě）的評價方法是沿（yán）用該金屬粉末對應（yīng）的鑄態（tài）標（biāo） 準，或在（zài）該標準的基礎上雙方協商放寬指標要（yào）求。

     對於金屬3D打印而言，因為打印過程中金屬重熔後，元素以（yǐ）氣體（tǐ）形態存在，有可能在局部生 成氣眼等缺（quē）陷，影響工件致密性及力學性能。所以，對不同體係的金屬粉末，氧含量（liàng）均為一項重要指標，業內對該指標的一般要（yào）求在1500ppm以下，也即氧元 素在金屬中所占的質（zhì）量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等（děng）特（tè）殊應用領域，客戶對此（cǐ）指標的要求更為嚴（yán）格。部分客戶也要求控製氮含量指標，一般要求 在500ppm以下，也（yě）即氮元素在金屬中所占的質量百分比在（zài）0.05%以下。

2、粒度分布：不同尺寸的金屬（shǔ）粉末顆粒的在一定尺寸區間內所占的體（tǐ）積百（bǎi）分比的統計數據，此數據呈（chéng）正態分布。

 

以上圖為例，金（jīn）屬粉末顆粒粒（lì）度分布結果中，d(10)=17.290μm，代表尺寸（cùn）小於（yú）17.290μm的粉末體積所占比（bǐ）例不低於10%。以此可知，該粉末中（zhōng），尺寸小（xiǎo）於33.478μm的粉末比例不低於50%，小於57.663μm的粉（fěn）末比例（lì）不低於90%。

金屬粉末的粒度分布可（kě）以通過激光粒度分析儀分析（xī）。金（jīn）屬3D打印常用的粉末的粒度範圍是15~53μm（細粉），53~105μm（粗（cū）粉）。此（cǐ）粒度範圍是 根據不同的能量源的（de）金（jīn）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（bān）精細，較易（yì）熔化細粉（fěn），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）既有良好的流動性，又較易容化（huà），粉末補給方式為逐層鋪粉；以等離子束作為能量源的打印機（jī），聚焦光（guāng）斑（bān）略粗，更適於（yú）熔化粗粉，適合使用 53~105μm的粉末作為耗材，粉末補給方（fāng）式為同軸送（sòng）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（guò）掃描電子（zǐ）顯微鏡（SEM）定性的分析（xī）。上圖為不同金屬粉末的SEM形態照片，可以看出，左圖粉末顆（kē）粒的（de）球形度（dù）要優於右圖粉末（mò）。一般而言，球形度佳，粉（fěn）末顆粒的（de）流動性也比較好（hǎo），在金屬3D打印時（shí）鋪（pù）粉及送粉更容（róng）易進行。

流（liú）動性是指以一定量金屬粉末顆粒流過規定孔徑的（de）量具所需要的時間，通常采用的（de）單位為s/50g，可以通（tōng）過霍爾流速計測量，數值愈小說明（míng）該粉末的流動性愈 好。流動（dòng）性也可以用休止角表征，休止角（jiǎo）指在重力場中，顆粒在金屬（shǔ）粉末堆積層的自由斜麵上滑動時（shí）所受重（chóng）力和粒子之間摩擦力達到平衡而處於靜止（zhǐ）狀態（tài）下測得的最 大角（jiǎo）。這是一種檢驗金屬粉末流動（dòng）性的（de）簡易方法，休止角（jiǎo）越小，摩擦力越小，流（liú）動性越好，越有（yǒu）利於鋪粉及送粉的進行。

    鬆裝密度是直接鋪粉得到的金屬粉末在一定體積（jī）內的質量，可以通過漏鬥（dòu）法測量。鬆（sōng）裝密度僅作為參考指標（biāo），表征粉末在補給（gěi）過程中堆（duī）垛密實程度，其（qí）對於（yú）金屬打（dǎ）印的終產品的密度影響並不確定。