3D打印作為一（yī）種新興的製造（zào）技（jì）術，近年來發展迅速。然而，對於工業級金屬3D打（dǎ）印領域（yù），粉末（mò）耗材仍是製約（yuē）該技術規模化應用（yòng）的重要因素之一。目前，國 內尚未製訂出金（jīn）屬3D打（dǎ）印用材料標（biāo）準、工藝規範、零件性能標準（zhǔn）等行（háng）業標（biāo）準或國標。業內對於金屬粉末的評價指標，主要有化學成分、粒（lì）度分布、粉末的球形度、 流動性、鬆裝密度。其中，化學成分、粒度分布是金屬3D打印領域用於評價金屬粉末質量的常用指（zhǐ）標，球形度、流動性、鬆裝（zhuāng）密度可（kě）作為（wéi）評價質（zhì）量（liàng）的參考指標。

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，在該合（hé）金中Al元素的檢測數據（jù）為6.25，表示（shì）Al元素（sù）在該合金所占的質量百（bǎi）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（fèn）檢測應用（yòng）最廣的方法是化學（xué）分析法和（hé）光譜分析法。化學分析法是利用化學反（fǎn）應來確定金屬的組成成分（fèn），可以實現金屬（shǔ）化學成分的定（dìng）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、高能量的激發下產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（hán）量，一般用於金屬化學成分的定（dìng）性分析。以上兩種（zhǒng） 方法都要使用專業的檢測設備，由專業的（de）檢測機構的人員完成。

    大部分鑄態、鍛造的金屬的化學成分都有相應的行業標（biāo）準（zhǔn）或國（guó）標，以評價該金屬 的化學成分指標是否合（hé）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（háng）業標準或國標，業內通常認可的評（píng）價方法是沿（yán）用該金屬粉末對應的鑄（zhù）態（tài）標 準，或在（zài）該標準的基礎上雙方協商放（fàng）寬指標要（yào）求。

     對於金屬（shǔ）3D打印而言，因為打印過程中金屬重熔後，元素以氣體形態存在，有可能（néng）在局部（bù）生 成氣眼等（děng）缺陷，影響工件致密性及力學性能。所以，對不同體係的金屬粉末，氧含量均為一項重要指標，業內對該指標的一（yī）般要求在1500ppm以下（xià），也即氧元 素在金屬中（zhōng）所占的（de）質量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等（děng）特殊應用領域，客戶對此（cǐ）指標的要（yào）求更（gèng）為嚴格。部分客戶（hù）也要求控製氮含量指標，一般要求（qiú） 在500ppm以下，也即氮元素在金屬中所（suǒ）占的質（zhì）量百分比在0.05%以下。

2、粒度分布：不同尺寸的（de）金屬粉末顆粒的在（zài）一定尺寸區（qū）間內（nèi）所占的體積百（bǎi）分比的統計數據，此數據呈（chéng）正態分布。

 

以上圖為例，金屬粉末顆粒粒度分布結果中，d(10)=17.290μm，代表尺寸小於17.290μm的粉末體（tǐ）積（jī）所占比例不低於10%。以此可知，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%。

金屬粉末（mò）的粒度分布可以通過（guò）激光粒度分析儀（yí）分析。金屬（shǔ）3D打（dǎ）印常用的（de）粉末的粒度範圍（wéi）是15~53μm（細粉），53~105μm（粗粉）。此（cǐ）粒度範圍是 根據不同的能量源的金屬打（dǎ）印機（jī）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（yòng）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（de）流動性，又較易容化，粉末（mò）補給方式為逐層鋪粉；以等離子束作為（wéi）能量源（yuán）的打印機，聚焦（jiāo）光斑略粗，更適於熔化粗粉（fěn），適合使用 53~105μm的粉末作為耗材，粉末補給（gěi）方式為（wéi）同軸（zhóu）送粉。

3、球形度、鬆裝密度、流動性等參考指標

    球形度也就（jiù）是金（jīn）屬粉末（mò）顆粒接近球體的程度（dù），一般（bān）通過掃描電子顯微鏡（SEM）定性的分析。上圖為不同金屬粉末的SEM形態照片，可以看出，左圖粉末顆（kē）粒的球形（xíng）度要優於右圖粉末。一般而言，球形度佳，粉末顆粒的流動性也比較好（hǎo），在金屬3D打印時鋪（pù）粉及送粉更容易進行。

流動性是指以一定量金屬粉末（mò）顆粒流過規定孔徑的（de）量（liàng）具（jù）所（suǒ）需要的時間，通常采（cǎi）用的單（dān）位為s/50g，可以通過霍爾流速計測量，數值愈小說明該粉末的（de）流動性愈 好。流動性也可以（yǐ）用休止角表征，休（xiū）止角指在重力場中，顆粒在金（jīn）屬粉末堆積（jī）層的自由斜麵上滑動時所受（shòu）重力和粒子之間摩（mó）擦力達到平衡（héng）而處於靜止狀態下測得的（de）最 大角（jiǎo）。這是一種檢驗金屬粉末流動（dòng）性的簡易方法，休止角（jiǎo）越（yuè）小，摩擦力越小，流動性越好，越有利（lì）於鋪粉及送粉的進行。

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