中國粉體網(wǎng)訊 近年來，國內(nèi)持續(xù)掀起3D打印熱潮，金屬材料的3D打印技術作為3D打印制造體系中最前沿和最具工程應用潛力的技術，是加快發(fā)展智能制造新技術、新裝備的重要發(fā)展方向之一。金屬粉末是金屬零件3D打印最重要的原料，粉末特性是影響金屬3D打印產(chǎn)品質(zhì)量最重要的因素之一。
圖片來源：中體新材
1、3D打印用金屬粉末的主要性能指標
（1）純凈度：由于陶瓷夾雜物會顯著降低最終制件的性能，而且這些夾雜物一般具有較高的熔點，難以燒結(jié)成形，因此要求粉末中無陶瓷夾雜物。除此之外，氧、氮含量也需要嚴格控制。
在航空航天等特殊應用領域，對純凈度的要求較為嚴格，如高溫合金粉末氧含量0.006%～0.018%，鈦合金粉末氧含量為0.007%～0.013%，不銹鋼粉末氧含量為0.010%～0.025%（均為質(zhì)量分數(shù)）。
（2）粉末粒度分布：3D打印用金屬粉末粒度的選擇主要是根據(jù)不同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，粉末補給方式為逐層鋪粉；以電子束作為能量源的鋪粉型打印機，聚焦光斑略粗，更適于熔化粗粉，適合使用53～105μm的粗粉為主；對于同軸送粉型打印機可采用粒度為105～150μm的粉末作為耗材。
（3）粉末形貌：粉末形貌和粉末的制備方法密切相關，一般由金屬氣態(tài)或熔融液態(tài)轉(zhuǎn)變成粉末時，粉末顆粒形狀趨于球形；由固態(tài)狀變?yōu)榉勰⿻r，粉末顆粒多為不規(guī)則形狀；而由水溶液電解法制備的粉末多數(shù)呈樹枝狀。一般而言，球形度越高，粉末顆粒的流動性也越好。3D打印金屬粉末要求球形度在98%以上，這樣打印時鋪粉及送粉更容易進行。下表為不同制粉方法對應的金屬粉末形貌。
常見粉末制備方法及粉末形貌
（4）粉末流動性和松裝密度：粉末流動性直接影響打印過程中鋪粉的均勻性和送粉過程的穩(wěn)定性。流動性與粉末形貌、粒度分布及松裝密度相關。粉末顆粒越大、顆粒形狀越規(guī)則、粒度組成中極細的粉末所占的比例越小，其流動性越好。顆粒密度不變，相對密度增加，粉末流動性增加。顆粒表面吸附水、氣體等會降低粉末流動性。
松裝密度是粉末試樣自然地充滿規(guī)定容器時，單位容積的粉末質(zhì)量。一般情況下，粉末粒度越粗，松裝密度越大，粗細搭配的粉末能夠獲得更高的松裝密度。松裝密度對于金屬打印最終產(chǎn)品的密度影響尚無定論，但松裝密度增加，可改善粉末的流動性。
2、金屬3D打印粉末分類及制備方法
目前應用較為廣泛的3D打印金屬粉末包括鈦合金、鋁合金、不銹鋼、高溫合金、銅合金、難熔金屬以及其他金屬如高熵合金、非晶合金等。
3Ｄ打印用金屬粉末制備方法主要包括電極感應霧化（EIGA）、等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化法（PREP）、等離子球化法（PA）、真空感應熔煉氣體霧化（VIGA）法及水霧化法等，相比較而言，EIGA法、PREP法、PA法制備粉末應用更為廣泛。
3、直播預告
想更多了解3D用金屬粉末的主要應用領域、制備方法、不同金屬粉末特點及其發(fā)展方向，請關注“第二屆3D打印粉體材料制備及檢測技術網(wǎng)絡研討會”。此會議主辦方為中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺，會議時間為2022年3月22日，屆時將邀請北京工業(yè)大學的談震副研究員作《3D打印用金屬粉末及其制備技術》的報告。報告將介紹3D打印技術的基本原理，并對3D打印用金屬粉末的特點、要求、主要制備方法及其應用領域進行詳細介紹，最后對3D打印用金屬粉末的發(fā)展方向進行展望。
4、專家介紹
談震，男，博士，副研究員。主要研究方向為激光3D打印制備金屬材料。研究領域包括：高品質(zhì)金屬粉末（鈦合金、銅合金、難熔金屬、非晶和高熵合金等）的制備，激光3D打印成形及其微觀結(jié)構(gòu)與性能表征。先后主持和承擔國家自然科學基金青年項目、北京市自然科學基金青年項目、中國博士后科學基金等項目。作為項目骨干參與國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和北京市科技計劃等項目。先后發(fā)表論文20余篇，申請（授權(quán)）國內(nèi)發(fā)明專利10余項。
參考來源：
【1】李安，等.3D打印用金屬粉末制備技術研究進展.鋼鐵研究學報.2018.
【2】韓壽波，等.航空航天用高品質(zhì)3D打印金屬粉末的研究與應用.粉末冶金工業(yè).2017.
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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