新标准图文解析-增材制造金属粉末性能表征方法

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  项推荐国家标准开始实施！该标准主要规范了金属粉末性能的表征方法，检验测试的项目最重要的包含：外观品质、化学成分、粒度及粒度分布、颗粒粒形、流动性、密度、夹杂物及空心粉。

  马尔文帕纳科作为材料表征领域的专家，其先进的分析检测技术为增材制造业提供粒度、粒度分布、颗粒形貌等贯标解决方案。涉及技术及仪器包含：

  这是因为其工艺性质决定的。增材制造是在金属粉末层熔融过程中，先使金属粉末层分布于制造平台上，然后使用激光或电子束选择性地熔化或熔融粉末。熔化后，平台将被降低，并且过程将持续重复，直到制作的完整过程完成。未熔融粉末将被去除，并根据其状态重复使用或回收。

  粉末层增材制造工艺的效率和成品组件的质量在很大程度上取决于粉末的流动性和堆积密度。粒度会直接影响这些特性，是该工艺的关键技术指标，例如，对于选择性激光熔融工艺（SLM

  15-45 μm；而对于电子束熔融工艺（EBM），最佳粉末颗粒则应在45-106 μm（对于EBM）范围内。

  SLM工艺中金属粉末床如何形成和扫描激光金属形成2D形貌。持续不断的新的粉末床为最终的3D金属部件提供原材料。金属部件的结构一致性和完成件的表面平整度与粉末的化学特性和堆积密度息息相关。

  为了保证厚度的均一，通常会选择较窄的粒径分布。颗粒的填充和流通性对于金属粉末3D

  堆积密度会影响熔融池的连续性，较低的堆积密度会导致熔融不连续，完成件表面粗糙，导致结果的一致性降低。

  6月1日开始实施的系列标准中对各种金属粉末的粒度及粒度分布，做了具体的推荐要求，涉及金属粉末粒度分析的标准如下所示：ü

  1日施行的GB/T39251-2020等6项国家标准中，推荐是使用激光衍射法，具体标准参考GB/T 19077。这是因为激光衍射法且具备样品用量少、制备简单、测量速度快、重现性好等优点，除此之外，激光衍射发广泛适用于所有增材制造用金属粉末的粒度分布检测，该技术测试覆盖范围宽（马尔文帕纳科激光粒度仪测量范围达到0.01μm ~3500μm，完全覆盖增材制造业金属粉末的粒径范围）。

  0.01至~3500 µm，可以精确测量金属粉末的粒径分布。并且还可以很容易的在干法和湿法之间切换，测试金属粉末湿分散和干分散的粒径大小。

  Mastersizer 3000上使用湿法和干法分散制备的金属粉末的测量结果，能够正常的看到湿法和干法结果一致。其实，如果优化了分散程序且采样具有可比性，干湿法应具有等效结果。从趋势表也能够准确的看出，干法和湿法结果一致性非常好。从GB/T39251-2020《增材制造 金属粉末性能表征方法》中，关于金属粉末粒度要求来看，这应该属于I类金属粉末材料，适用于粉末床熔融（选区激光熔融）增材制造 。

  动态图像技术：能够给大家提供很多的颗粒数量，但图像质量较差，对于小颗粒的形貌还有区分颗粒的表面结构，较为困难；ü

  国标中对各种金属粉末的颗粒形状，也就是粉末的微观形貌、球形度的表征方法推荐使用动态颗粒图像分析法和显微镜法（静态图像法）。粉末球形度以少数粉末颗粒投影界面的圆形度检测值的平均值进行近似表征。

  动态颗粒图像分析仪采用高速高分辨率摄像机实时采集动态颗粒图像，搭配Mastersizer 3000超高速智能激光粒度仪能够给大家提供颗粒的分散和单个颗粒实时的图像，并能定量测试样品的分布数据，还有32个尺寸和形状的相关指标，如圆度、椭圆图、不透明度、平均直径、长宽比，能够在一定程度上帮助了解颗粒的大小和形状是怎么样影响了材料的性能。方便您更好地了解您的材料，简化故障排除，并助力快速开发新方法。

  全自动粒度粒形分析仪，用于测量从0.5微米到数毫米的颗粒粒度和形状。使用伸长率、圆度、凸度等参数报告形状信息，以量化颗粒不规则性和表面粗糙度。与手动显微镜和电子显微镜相比，自动成像更高效，可提供数万颗粒的统计数据。

  0.5μm到1300μm，采用整体式干粉分散装置，优化的显微镜光学器件和高信噪比CMOS相机，从样品分散到结果分析，均实现自动化SOP控制。

  为减少制作的完整过程中降解的粉末导致零件质量的下降，避免导致灾难性的零件故障，关注原始材料和回收材料形貌的微妙偏差就显得很重要。

  钛合金球形度分析统计结果，红色为原始粉末，绿色为使用8次的粉末，蓝色为使用16次的粉末

  13样品的圆当量粒度分布图，红色是原始粉末，蓝色为使用8次的粉末，黑色为16次的粉末

  马尔文帕纳科的使命是通过对材料来化学、物性和结构分析，打造出更胜一筹的客户导向型创新解决方案和服务，来提升效率和产生可观的经济效益。 通过利用包括AI和预测分析在内的最近技术发展，我们也可以逐步实现这一目标。 这将让各个行业和组织的科学家和工程师可解决一系列难题，如最大限度地提高生产率、开发更高质量的产品，并缩短产品上市时间。

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