中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)持續(xù)掀起3D打印熱潮，金屬材料的3D打印技術(shù)作為3D打印制造體系中最前沿和最具工程應(yīng)用潛力的技術(shù)，是加快發(fā)展智能制造新技術(shù)、新裝備的重要發(fā)展方向之一。金屬粉末是金屬零件3D打印最重要的原料，粉末特性是影響金屬3D打印產(chǎn)品質(zhì)量最重要的因素之一。
圖片來(lái)源：中體新材
1、3D打印用金屬粉末的主要性能指標(biāo)
（1）純凈度：由于陶瓷夾雜物會(huì)顯著降低最終制件的性能，而且這些夾雜物一般具有較高的熔點(diǎn)，難以燒結(jié)成形，因此要求粉末中無(wú)陶瓷夾雜物。除此之外，氧、氮含量也需要嚴(yán)格控制。
在航空航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)純凈度的要求較為嚴(yán)格，如高溫合金粉末氧含量0.006%～0.018%，鈦合金粉末氧含量為0.007%～0.013%，不銹鋼粉末氧含量為0.010%～0.025%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。
（2）粉末粒度分布：3D打印用金屬粉末粒度的選擇主要是根據(jù)不同能量源的金屬打印機(jī)劃分的，以激光作為能量源的打印機(jī)，因其聚焦光斑精細(xì)，較易熔化細(xì)粉，適合使用15～53μm的粉末作為耗材，粉末補(bǔ)給方式為逐層鋪粉；以電子束作為能量源的鋪粉型打印機(jī)，聚焦光斑略粗，更適于熔化粗粉，適合使用53～105μm的粗粉為主；對(duì)于同軸送粉型打印機(jī)可采用粒度為105～150μm的粉末作為耗材。
（3）粉末形貌：粉末形貌和粉末的制備方法密切相關(guān)，一般由金屬氣態(tài)或熔融液態(tài)轉(zhuǎn)變成粉末時(shí)，粉末顆粒形狀趨于球形；由固態(tài)狀變?yōu)榉勰⿻r(shí)，粉末顆粒多為不規(guī)則形狀；而由水溶液電解法制備的粉末多數(shù)呈樹枝狀。一般而言，球形度越高，粉末顆粒的流動(dòng)性也越好。3D打印金屬粉末要求球形度在98%以上，這樣打印時(shí)鋪粉及送粉更容易進(jìn)行。下表為不同制粉方法對(duì)應(yīng)的金屬粉末形貌。
常見粉末制備方法及粉末形貌
（4）粉末流動(dòng)性和松裝密度：粉末流動(dòng)性直接影響打印過(guò)程中鋪粉的均勻性和送粉過(guò)程的穩(wěn)定性。流動(dòng)性與粉末形貌、粒度分布及松裝密度相關(guān)。粉末顆粒越大、顆粒形狀越規(guī)則、粒度組成中極細(xì)的粉末所占的比例越小，其流動(dòng)性越好。顆粒密度不變，相對(duì)密度增加，粉末流動(dòng)性增加。顆粒表面吸附水、氣體等會(huì)降低粉末流動(dòng)性。
松裝密度是粉末試樣自然地充滿規(guī)定容器時(shí)，單位容積的粉末質(zhì)量。一般情況下，粉末粒度越粗，松裝密度越大，粗細(xì)搭配的粉末能夠獲得更高的松裝密度。松裝密度對(duì)于金屬打印最終產(chǎn)品的密度影響尚無(wú)定論，但松裝密度增加，可改善粉末的流動(dòng)性。
2、金屬3D打印粉末分類及制備方法
目前應(yīng)用較為廣泛的3D打印金屬粉末包括鈦合金、鋁合金、不銹鋼、高溫合金、銅合金、難熔金屬以及其他金屬如高熵合金、非晶合金等。
3Ｄ打印用金屬粉末制備方法主要包括電極感應(yīng)霧化（EIGA）、等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化法（PREP）、等離子球化法（PA）、真空感應(yīng)熔煉氣體霧化（VIGA）法及水霧化法等，相比較而言，EIGA法、PREP法、PA法制備粉末應(yīng)用更為廣泛。
3、直播預(yù)告
想更多了解3D用金屬粉末的主要應(yīng)用領(lǐng)域、制備方法、不同金屬粉末特點(diǎn)及其發(fā)展方向，請(qǐng)關(guān)注“第二屆3D打印粉體材料制備及檢測(cè)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)”。此會(huì)議主辦方為中國(guó)粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺(tái)，會(huì)議時(shí)間為2022年3月22日，屆時(shí)將邀請(qǐng)北京工業(yè)大學(xué)的談?wù)?/strong>副研究員作《3D打印用金屬粉末及其制備技術(shù)》的報(bào)告。報(bào)告將介紹3D打印技術(shù)的基本原理，并對(duì)3D打印用金屬粉末的特點(diǎn)、要求、主要制備方法及其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行詳細(xì)介紹，最后對(duì)3D打印用金屬粉末的發(fā)展方向進(jìn)行展望。
4、專家介紹
談?wù)穑�，博士，副研究員。主要研究方向?yàn)榧す?D打印制備金屬材料。研究領(lǐng)域包括：高品質(zhì)金屬粉末（鈦合金、銅合金、難熔金屬、非晶和高熵合金等）的制備，激光3D打印成形及其微觀結(jié)構(gòu)與性能表征。先后主持和承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、北京市自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目。作為項(xiàng)目骨干參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和北京市科技計(jì)劃等項(xiàng)目。先后發(fā)表論文20余篇，申請(qǐng)（授權(quán)）國(guó)內(nèi)發(fā)明專利10余項(xiàng)。
參考來(lái)源：
【1】李安，等.3D打印用金屬粉末制備技術(shù)研究進(jìn)展.鋼鐵研究學(xué)報(bào).2018.
【2】韓壽波，等.航空航天用高品質(zhì)3D打印金屬粉末的研究與應(yīng)用.粉末冶金工業(yè).2017.
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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