用于增材制造的金属粉末粒径和形貌表征

在我看来，金属零部件的增材制造是一项令人惊叹的工程壮举。它利用高速运动的高精度电子束或激光，选择性地逐层熔化厚度仅为数十微米的金属。这项技术能够以远少于传统技术（例如减材制造）的材料用量，制造出具有新颖功能的零件。但它也有自身的不足，尤其是粉床熔融工艺中会产生大量未使用的材料。

商业约束

优质合金粉末的价格约为每公斤 £200-300，成本很高，估计占总制造成本的 1/3^rd。因此，为了实现粉床熔融工艺的商业潜力，粉末需要尽可能多次回收利用。然而，持续重复使用粉末可能会影响制造质量，导致成品中出现潜在缺陷，并增加过早失效的风险——这不仅是额外的不必要开支，而且根据最终用途不同，还可能带来重大的安全风险。

虽然目前还没有判断粉末是否适合重复使用的标准方法，但有多种分析技术可用于评估粉末质量，这正是 Malvern Panalytical 可以提供帮助的地方。

堆积性和流动特性

在粉床熔融过程中，连续铺设多层粉末以形成粉床，然后在特定位置将其熔化，从而构建 3D 结构的单层。由此可见，粉床中的任何不均匀性都会导致最终零件的不均匀性。从实际角度看，粉末的堆积密度应足够高，以向被熔合的层提供所需的金属质量，并避免不必要的孔隙。此外，金属粉末需要在构建平台上连续、均匀地铺展成千上万次，以确保部件的一致性。这两项特性——堆积密度和粉末流动性——都受粒径和形貌控制，可通过激光衍射和自动成像进行测量。您可以在我们的白皮书中了解更多。

我们最新的应用说明《用于增材制造的金属粉末粒径和形貌表征》讨论了如何使用 Morphologi 4 自动成像系统来研究因回收而导致的金属粉末形貌差异，以及如何根据颗粒形状对样品进行分类和比较，如下所示。

这表明颗粒特性会在回收过程中发生变化，并说明了如何使用自动成像来优化雾化工艺。例如，Wall Colmonoy 一直在使用 Morphologi 4 来基准化并改进其现有工艺和产品。

观看该仪器的实际演示：

结构完整性和元素组成

因此，通过控制颗粒形貌，我们可以帮助确保材料能够从供料斗正确输送到构建平台，并形成孔隙率最小的致密粉床。但我们还需要确保所使用的金属或合金具有正确的元素组成，并且成形部件具有合适的显微组织，且残余应力很小或没有残余应力。Malvern Panalytical 的 X 射线荧光（XRF）和 X 射线衍射（XRD）解决方案通常用于这一目的，您还可以通过我们的网络研讨会了解更多内容：使用 X 射线观察您的粉末金属材料和工艺内部。

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