金屬3D打印粉末技術(shù)(shù)指標標準是如何定義的3D打印作為一種新興的制造技術(shù)(shù)，近年來(lái)發(fā)(fā)展迅速。然而，對于工業(yè)(yè)級金屬3D打印領(lǐng)(lǐng)域，粉末耗材仍是制約該技術(shù)(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用的重要因素之一。

目前，認為國內(nèi)尚未制訂出金屬3D打印材料標準、工藝規(guī)范、零件性能標準等行業(yè)(yè)標準或國標。業(yè)(yè)內(nèi)對于金屬粉末的評價(jià)指標，主要有化學(xué)成分、粒度分布、粉末的球形度、流動(dòng)性、松裝密度。其中，化學(xué)成分、粒度分布是金屬3D打印領(lǐng)(lǐng)域用于評價(jià)金屬粉末質(zhì)(zhì)量的常用指標，球形度、流動(dòng)性、松裝密度可作為評價(jià)質(zhì)(zhì)量的參考指標。下面由帶你進(jìn)入打印粉末指標的世界。

1、化學(xué)成分：金屬粉末中各元素實(shí)際所占的質(zhì)(zhì)量百分比（wt. %）。以上表為例，在該合金中Al元素的檢測數(shù)據(jù)為6.25，表示Al元素在該合金所占的質(zhì)(zhì)量百分比為6.25%，其它元素質(zhì)(zhì)量百分比可以此類(lèi)推。目前，金屬化學(xué)成分檢測應(yīng)用最廣的方法是化學(xué)分析法和光譜分析法?；瘜W(xué)分析法是利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)確定金屬的組成成分，可以實(shí)現(xiàn)金屬化學(xué)成分的定性分析和定量分析；光譜分析法是利用金屬中各種元素在高溫、高能量的激發(fā)(fā)下產(chǎn)(chǎn)生的自己特有的特征光譜來(lái)確定金屬的化學(xué)成分及大致含量，一般用于金屬化學(xué)成分的定性分析。以上兩種方法都要使用專(zhuān)業(yè)(yè)的檢測設(shè)備，由專(zhuān)業(yè)(yè)的檢測機構(gòu)的人員完成。大部分鑄態(tài)(tài)、鍛造的金屬的化學(xué)成分都有相應(yīng)的行業(yè)(yè)標準或國標，以評價(jià)該金屬的化學(xué)成分指標是否合格。

然而，用于金屬3D打印的粉末技術(shù)(shù)新穎，業(yè)(yè)內(nèi)尚無(wú)相應(yīng)的行業(yè)(yè)標準或國標，業(yè)(yè)內(nèi)通常認可的評價(jià)方法是沿用該金屬粉末對應(yīng)的鑄態(tài)(tài)標準，或在該標準的基礎(chǔ)上雙方協(xié)(xié)商放寬指標要求。對于金屬3D打印而言，因為打印過(guò)程中金屬重熔后，元素以氣體形態(tài)(tài)存在，有可能在局部生成氣眼等缺陷，影響工件致密性及力學(xué)性能。所以，對不同體系的金屬粉末，氧含量均為一項重要指標，業(yè)(yè)內(nèi)對該指標的一般要求在1500ppm以下，也即氧元素在金屬中所占的質(zhì)(zhì)量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)(lǐng)域，客戶(hù)對此指標的要求更為嚴格。部分客戶(hù)也要求控制氮含量指標，一般要求在500ppm以下，也即氮元素在金屬中所占的質(zhì)(zhì)量百分比在0.05%以下。

2、粒度分布：不同尺寸的金屬粉末顆粒的在一定尺寸區(qū)間內(nèi)所占的體積百分比的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)呈正態(tài)(tài)分布。以上圖為例，金屬粉末顆粒粒度分布結(jié)果中，d(10)=17.290μm，代表尺寸小于17.290μm的粉末體積所占比例不低于10%。以此可知，該粉末中，尺寸小于33.478μm的粉末比例不低于50%，小于57.663μm的粉末比例不低于90%。金屬粉末的粒度分布可以通過(guò)激光粒度分析儀分析。

金屬3D打印常用的粉末的粒度范圍是15~53μm（細粉），53~105μm（粗粉）。此粒度范圍是根據(jù)不同的能量源的金屬打印機劃分的，以激光作為能量源的打印機，因其聚焦光斑精細，較易熔化細粉，適合使用15~53μm的粉末作為耗材，因為此粒度范圍內(nèi)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；以等離子束作為能量源的打印機，聚焦光斑略粗，更適于熔化粗粉，適合使用53~105μm的粉末作為耗材，粉末補給方式為同軸送粉。

3、球形度、松裝密度、流動(dòng)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)掃描電子顯微鏡（SEM）定性的分析。

上圖為不同金屬粉末的SEM形態(tài)(tài)照片，可以看出，左圖粉末顆粒的球形度要優(yōu)(yōu)于右圖粉末。一般而言，球形度佳，粉末顆粒的流動(dòng)性也比較好，在金屬3D打印時(shí)鋪粉及送粉更容易進(jìn)行。流動(dòng)性是指以一定量金屬粉末顆粒流過(guò)規(guī)定孔徑的量具所需要的時(shí)間，通常采用的單位為s/50g，可以通過(guò)霍爾流速計測量，數(shù)值愈小說(shuō)明該粉末的流動(dòng)性愈好。

流動(dòng)性也可以用休止角表征，休止角指在重力場(chǎng)中，顆粒在金屬粉末堆積層的自由斜面上滑動(dòng)時(shí)所受重力和粒子之間摩擦力達到平衡而處于靜止狀態(tài)(tài)下測得的最大角。這是一種檢驗金屬粉末流動(dòng)性的簡(jiǎn)易方法，休止角越小，摩擦力越小，流動(dòng)性越好，越有利于鋪粉及送粉的進(jìn)行。松裝密度是直接鋪粉得到的金屬粉末在一定體積內(nèi)的質(zhì)(zhì)量，可以通過(guò)漏斗法測量。松裝密度僅作為參考指標，表征粉末在補給過(guò)程中堆垛密實(shí)程度，其對于金屬打印的終產(chǎn)(chǎn)品的密度影響并不確定。