3D打印作為一種新興的製造技術，近年（nián）來（lái）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應用的重要因素（sù）之（zhī）一。目前，國 內尚未製訂出金屬3D打（dǎ）印用材（cái）料標準、工藝規範、零（líng）件性能標準等行（háng）業標準或國標。業內（nèi）對（duì）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（fèn）布是金屬3D打印（yìn）領域用於評價（jià）金屬粉末質量的常用指標，球（qiú）形度、流動性、鬆裝密度可作為評價質（zhì）量的參考指（zhǐ）標。

1、化學成分：金屬粉末中各元素實際（jì）所占的質量百分比（wt. %）。

 

        以上表為例（lì），在該合金中Al元（yuán）素的檢測數據為6.25，表示Al元素在該合金所（suǒ）占的質量百分比為6.25%，其它元素質量（liàng）百（bǎi）分比可以此類推。目前，金屬 化（huà）學成分檢測應用最廣的方法是化學分析（xī）法和光譜分析法。化學分析法是利用化學（xué）反應來確定金屬的組成成分，可以實現金屬化學成分的定（dìng）性分析和定量分析；光譜（pǔ） 分析法是利用（yòng）金屬中各種元素在高溫、高能量的激（jī）發下產（chǎn）生的自己特有的特征光譜（pǔ）來確定金屬的化學成分及大致含量，一般用於金屬（shǔ）化學成分（fèn）的定性分析。以上兩種 方法都要使用專業的檢測設備，由專業的檢測機構（gòu）的人員完成。

        大部分（fèn）鑄態、鍛造的金（jīn）屬的化學成分都有（yǒu）相應的行業標準或（huò）國標，以評價該金屬（shǔ） 的化學（xué）成分指標是否（fǒu）合格。然（rán）而，用於金屬3D打印的（de）粉末技術（shù）新穎，業內尚無相應的行業標準或國標，業內通常（cháng）認可的評（píng）價方法是沿（yán）用（yòng）該金屬粉末對應的鑄態標（biāo） 準，或在該標準（zhǔn）的基礎上雙方協商放寬指標要求。

         對於金（jīn）屬3D打（dǎ）印而言，因為打印過程中金屬重熔後，元素以氣體形態存在，有可能在（zài）局部（bù）生 成氣眼等缺陷，影響工件致密性及力學（xué）性能。所以，對不（bú）同體係的金屬粉末，氧含量均為一項重要指標，業（yè）內對該（gāi）指標的一般要（yào）求在1500ppm以下，也即氧元 素在（zài）金屬中所（suǒ）占的質（zhì）量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等特殊應用（yòng）領域，客（kè）戶對此指標的要求更為嚴格。部分客戶也要求控製氮含量指標，一般要（yào）求 在500ppm以下，也即氮元素在金屬中所占的質量百分比在0.05%以下。

2、粒度分（fèn）布（bù）：不同尺寸的金屬粉末（mò）顆粒的在一定尺（chǐ）寸區間（jiān）內所占的體積百分（fèn）比的統計數據，此數據呈正態分布。

 

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（chǐ）寸小於17.290μm的粉末體積（jī）所占比例不低於（yú）10%。以（yǐ）此（cǐ）可知，該粉末中，尺寸小於33.478μm的粉末比例不低於50%，小於（yú）57.663μm的粉末比例不低於90%。

金屬粉末的粒度分布（bù）可以通過激光粒度（dù）分（fèn）析儀分析。金屬（shǔ）3D打印常用的粉末的粒度範圍是15~53μm（細粉（fěn）），53~105μm（粗粉）。此粒度範圍是 根據不同的（de）能量源的金（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，較易熔化細粉，適合（hé）使用15~53μm的粉末作為耗材，因為此粒度範 圍內的粉末既有良好的流動性（xìng），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（bān）略粗，更適於熔化粗粉（fěn），適合使用 53~105μm的粉末作為耗材（cái），粉（fěn）末補給方式為同軸送粉。

        3、球（qiú）形度、鬆裝密度、流動性等參考指標

        球形度也就是金（jīn）屬粉末顆粒接（jiē）近球體的程（chéng）度，一般通過掃描電（diàn）子顯微鏡（SEM）定性的（de）分析。上（shàng）圖為不同金屬粉末的SEM形態照片，可以看（kàn）出，左圖粉（fěn）末顆粒的球（qiú）形度要優於右圖粉末（mò）。一般而（ér）言，球（qiú）形度佳，粉末顆粒的流動性也比較好，在金屬3D打印時鋪粉及送粉更容易進行。

流動性是指以一定（dìng）量金屬粉末顆粒流過規定孔徑的量具所需要的時間，通常采用的單位（wèi）為s/50g，可以通過霍爾流速計（jì）測量，數值愈小（xiǎo）說明該粉末的流動性愈 好。流動性也可以用休止角（jiǎo）表征，休止角指在重力場中，顆粒在金屬粉末堆積層的自（zì）由斜麵上滑動時所（suǒ）受重力和粒子之間摩擦力達到平衡而處於靜止狀態下測得的最 大（dà）角。這是一種（zhǒng）檢驗金屬粉末流（liú）動性的簡易方法，休止角（jiǎo）越小（xiǎo），摩（mó）擦力越小，流動性越好，越有利於鋪粉及（jí）送粉的進行。

          鬆裝密度是直接鋪粉得到的（de）金屬粉（fěn）末在一定體積內的（de）質量，可以通（tōng）過漏鬥法測量。鬆裝（zhuāng）密度僅作為參考（kǎo）指標，表征粉（fěn）末在補給過程中堆垛密實程度，其對於金（jīn）屬打印的終產品的密度影響並不確定。