3D打印作為一種新興的（de）製造技術，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（wèi）製訂出金屬3D打印用材料標準（zhǔn）、工藝（yì）規範、零件性能標準（zhǔn）等行業標準或國標。業內對於金（jīn）屬粉末的評價指標，主要有化學成分、粒度分布、粉末的球形（xíng）度、 流動性、鬆裝密度。其中，化（huà）學成分、粒度分布是（shì）金（jīn）屬3D打印領域用於評價金屬粉末質量的常用指標（biāo），球形度、流動性（xìng）、鬆裝密度可（kě）作為評價質量的（de）參考指標。

1、化學成分：金屬粉末中（zhōng）各元素實際所占的質量百分比（wt. %）。

 

     以（yǐ）上表為例（lì），在該（gāi）合金中Al元素的檢（jiǎn）測（cè）數據為6.25，表示Al元素在該合金所占的質量百分比為6.25%，其它元素質量百分比可以此類推。目前，金屬 化學成分檢測應（yīng）用最廣的方法是（shì）化學分析法和光譜分析法。化學分析法是利（lì）用化學反應（yīng）來確定金屬的組成成分，可以實現金屬（shǔ）化學成分的定性分析和定（dìng）量分析；光譜 分析（xī）法是利用金屬中（zhōng）各種元素在高溫、高能量的激發（fā）下產生的自己特有的特征光譜來確定金屬的化學成分及大致含量，一般用於金屬化學成分的定性分析。以上兩種 方法都要使（shǐ）用專業的檢測設備，由專業的檢測（cè）機構的人員完成。

    大部分鑄態、鍛造的（de）金屬的化學成分都有相應的行業標準或國標，以評價該金屬 的化學成分指標是否合格。然而，用於金屬3D打印的粉末技術新穎，業內尚無相應的行業標準或國（guó）標（biāo），業（yè）內通常認可的（de）評價方法（fǎ）是（shì）沿用（yòng）該金屬粉末對應的鑄態標 準，或在該標準的基礎上雙方（fāng）協商放寬指標要求。

     對於（yú）金（jīn）屬3D打（dǎ）印（yìn）而言，因為打印過程中金（jīn）屬重熔後，元素（sù）以氣體（tǐ）形態存在，有可能在局部（bù）生 成氣眼等缺陷，影響工件致密性及力學性能。所以，對不同體係的金屬（shǔ）粉末，氧含（hán）量均為一項重要指標，業內對該（gāi）指標的一般要求在1500ppm以下，也即氧元 素在金（jīn）屬中所占的質量百分比在0.13~0.15%之（zhī）間，航空（kōng）航（háng）天等特殊應用領域，客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，一般要求 在500ppm以下，也（yě）即氮元素在（zài）金屬中所占（zhàn）的質量百（bǎi）分比在0.05%以下（xià）。

2、粒度分布：不同尺寸的金屬粉末顆粒的在一定尺寸區間內所占的體積百分比的統（tǒng）計數據，此數據呈正（zhèng）態分布。

 

以上圖為例，金屬粉末顆粒粒度分（fèn）布結果中，d(10)=17.290μm，代（dài）表尺寸小於17.290μm的粉末體積所占比例不低於10%。以（yǐ）此可知（zhī），該（gāi）粉末中，尺寸小於33.478μm的粉末比例不（bú）低於50%，小於57.663μm的粉末比例不低於90%。

金（jīn）屬粉末的粒度分布可以通過激光粒度分析儀分析。金屬3D打印常用的粉末的粒度範圍是15~53μm（細粉），53~105μm（粗粉（fěn））。此粒度範圍是 根據不同的能量源的（de）金屬打印機劃分的，以激光作為能量源的（de）打印機，因其聚焦光（guāng）斑精細，較易熔化細粉，適合使用15~53μm的粉末作為耗材，因為此粒度範 圍內的粉末既有良好的流動性，又較（jiào）易容化，粉末補給方式（shì）為逐層鋪粉；以等離（lí）子束（shù）作為能量（liàng）源的打印機，聚（jù）焦光斑略粗，更適於熔化粗粉，適（shì）合使用 53~105μm的粉末作為耗材，粉末補給方式（shì）為同軸送粉。

3、球形度、鬆裝密度、流動性等參考指標（biāo）

    球形度也就是金屬粉末顆粒接近球體的程度，一般通（tōng）過掃描電子顯微鏡（SEM）定性的分析。上圖為不同金屬（shǔ）粉末的SEM形態照片，可以看出，左圖粉末顆粒的球形度要（yào）優於右圖粉末。一般而言（yán），球形（xíng）度佳（jiā），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（háng）。

流動性是指以一定量金屬粉末顆粒流過規定孔徑的量具所需（xū）要的時間，通常采用的單位為s/50g，可以通過（guò）霍爾流速計測量，數值愈小說明該粉末的流（liú）動性愈 好。流動性也（yě）可以用休止角表征，休止（zhǐ）角指在重力場（chǎng）中，顆（kē）粒在金屬粉末堆積層的自（zì）由斜麵上滑動時所受重力（lì）和粒子之間（jiān）摩擦力達（dá）到平衡（héng）而（ér）處於靜止狀（zhuàng）態下測得的最 大角。這是一種檢（jiǎn）驗金屬粉末流動性的簡易方法，休止（zhǐ）角越小，摩擦力越小，流動性越（yuè）好，越有利於鋪粉及送（sòng）粉（fěn）的進行。

    鬆裝密度是直接鋪粉得到（dào）的金屬粉末在一定體積內的質量，可以通過漏鬥法測量。鬆裝（zhuāng）密度僅作為（wéi）參考指標，表征粉末在補（bǔ）給過程中堆垛密實程度，其對於金屬打印的終產品的密度影（yǐng）響並不確定。