金属粉末性能与3D打印_金属3D打印粉

点击量:401 发布时间:2016-12-21 作者:状迈(上海)增材制造技术有限公司
        3D打印技术在全球高端制造领域正发展地如火如荼,生物医疗器件,如牙科用牙齿,人体骨骼等已经有相当广泛的应用;航空航天设备上面也不乏3D打印件,如发动机叶片等。可以说,3D打印正在逐步改变整个制造业。
        器件性能的根本取决于材料,而3D打印件的性能就必然由粉末的性能决定。粉末的化学成分、氧含量、粒度分布、粉末的球形度、流动性等都影响了3D打印件的性能指标。下面将简要介绍这些粉末性能参数对3D打印件的影响。
        化学成分:对3D打印技术而言,在打印过程中,金属发生重熔,由于各种元素性能有所差异,某些元素容易挥发会造成元素损失,这就会造成打印后的零部件的成分与原始合金粉末或者母合金的成分有所差异,且粉末的形态存在卫星球、空心粉等问题,因此有可能在局部生成气孔缺陷,从而影响到了3D打印件的致密性及其力学性能。
        氧含量:对于各种体系粉末,氧含量均是一项重要的技术指标,金属粉末氧含量过高会影响粉末的性能,进而导致打印件力学性能变差,同时会降低粉末的流动性,导致铺粉过程受到影响,在行业内,对氧含量一般要求在1500ppm以下,亦即氧元素在金属中所占的质量百分比在0.13~0.15%之间,根据各种元素的易氧化程度,对氧含量有不同的要求。在航空航天等特殊应用领域,客户对此指标的要求更为严格。部分客户也要求控制氮含量指标,一般要求在500ppm以下,也即氮元素在金属中所占的质量百分比在0.05%以下。
        粒度分布:目前金属3D打印常用的粉末的粒度范围是15-53μm,53~105μm,部分场合下可放宽至105~150μm。此粒度范围是根据不同能量源的金属打印机划分的,以激光作为能量源的打印机,因其聚焦光斑精细,较易熔化细粉,适合使用15~53μm的粉末作为耗材,粉末补给方式为逐层铺粉;以等离子束作为能量源的打印机,聚焦光斑略粗,更适于熔化粗粉,适合使用53-105μm为主,部分场合下105-150μm的粉末作为耗材,粉末补给方式为同轴送粉。
       粉末的球形度、流动性:球形度是指金属粉末颗粒与理论球体的接近程度,流动性是指一定质量的金属粉末流过规定孔径的量具所用的时间,单位为s/50g,数值越小说明粉末流动性越好。常用的测量流动性的方法有霍尔流速计和卡尔尼流速计。一般而言,球形度佳,粉末颗粒的流动性也比较好,在金属3D打印时铺粉及送粉更容易进行控制,更易获得更高打印质量的零部件。一般来说,等离子旋转电极雾化技术制备的粉末球形度比真空气雾化技术制备的粉末要好,但在制备合金粉末综合性能方面各有优势。
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