3D打（dǎ）印作為（wéi）一種新興的製造（zào）技術，近年來發展迅速。然而，對於工業級金屬3D打印領域，粉末耗材仍是製約該技（jì）術規模化應用的重要因素之一。目前，國 內尚未（wèi）製訂出金屬3D打（dǎ）印（yìn）用（yòng）材料標準、工藝規範、零件性能標（biāo）準等行業標準或國（guó）標。業內對於（yú）金屬粉末的評價指標（biāo），主要（yào）有化學成分、粒度分布、粉末的（de）球形度、 流（liú）動性、鬆裝密度。其中，化學成分、粒度（dù）分布是金屬3D打（dǎ）印領域用於評價金屬粉末質量的常用指標，球形度、流（liú）動性、鬆裝密度可作為評（píng）價質量的參考指標。

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

 

        以上表（biǎo）為例，在該合金中Al元素的檢測數據為6.25，表示Al元素在（zài）該合金所占的質量百分（fèn）比為（wéi）6.25%，其它元素質量百分比可以此類推。目前，金屬 化學成分檢測應用最廣的方法是化學分析法（fǎ）和光譜（pǔ）分析法。化學分析法是（shì）利用化學反應來確定金屬的組成成分，可（kě）以實現（xiàn）金屬化學成分的定性分析和定量分析；光譜 分析法是利用金屬中各種元素在（zài）高溫（wēn）、高能（néng）量的激發下產生的自己特有的（de）特征光譜來確定金屬（shǔ）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（zhǒng） 方法都要（yào）使用專業的檢測設備，由（yóu）專業的檢測機構（gòu）的人員完成。

        大部分鑄（zhù）態、鍛造的金屬的化學（xué）成分都有相（xiàng）應的行業標準或國標，以評價該金（jīn）屬（shǔ） 的化學成分指標（biāo）是否合格。然而，用於金屬3D打（dǎ）印的粉末技（jì）術新穎，業內尚無相應的行業標準或國標，業內通（tōng）常認可的評價方法是（shì）沿用（yòng）該金（jīn）屬粉末對應的鑄態（tài）標 準，或在該標準（zhǔn）的基礎上雙方協商放寬指標要求。

         對於金屬3D打印而言，因為打印過程中金（jīn）屬重熔後（hòu），元素以氣體形態存在（zài），有可能（néng）在局（jú）部生 成氣眼等缺陷，影響（xiǎng）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（zhǐ）標的一般要求在1500ppm以下，也即氧元 素（sù）在金屬中所占的質量百分（fèn）比在0.13~0.15%之間，航（háng）空航天等（děng）特（tè）殊應用領域，客戶對此指標的要求更為嚴格（gé）。部分客戶（hù）也要求控（kòng）製氮含量指標，一般要求 在500ppm以（yǐ）下，也即氮元素在金屬（shǔ）中所占的質量百分（fèn）比在0.05%以（yǐ）下。

2、粒度分布：不（bú）同尺（chǐ）寸的金屬粉末顆粒的在（zài）一定尺寸區間內所占的體積百分比的統計數據，此數據呈正態（tài）分布。

 

以上圖為（wéi）例，金屬粉（fěn）末顆粒粒度分布結果中，d(10)=17.290μm，代表尺寸小於17.290μm的粉末體積所占比例不低於10%。以此可知，該粉末中，尺寸小於33.478μm的粉末（mò）比例不低於50%，小（xiǎo）於57.663μm的粉末比例不（bú）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（xī）。金屬3D打印常（cháng）用的粉末的粒度範圍是15~53μm（細粉），53~105μm（粗粉（fěn））。此粒（lì）度範圍是 根據不（bú）同（tóng）的（de）能量源（yuán）的金屬打印機劃分的，以激光作為（wéi）能（néng）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（fěn）末作為耗材，因為此粒度範 圍內的粉末既有良好的流（liú）動性，又較易容化，粉末補給方式為逐層鋪粉；以等離子（zǐ）束作為能量源（yuán）的打印機，聚焦光斑略粗，更適於熔化粗粉（fěn），適合使用 53~105μm的粉末作為耗材（cái），粉末補給方式為同軸送粉。

        3、球（qiú）形度、鬆裝（zhuāng）密度、流動性等參考指標

        球（qiú）形度也就是金屬粉（fěn）末顆粒接近（jìn）球體的程度，一般通過掃描（miáo）電子（zǐ）顯微鏡（SEM）定性的分析。上圖為不同金屬粉末的SEM形態（tài）照片，可以看出，左（zuǒ）圖粉末顆粒的（de）球形度要優於右圖粉末。一般（bān）而（ér）言，球形度佳，粉末顆（kē）粒的（de）流動性也比較（jiào）好（hǎo），在金屬3D打印時鋪粉及送粉更容易（yì）進行。

流動性是指以一定量金屬粉末顆（kē）粒流過規定孔徑的量具所需要（yào）的時間，通常采用的（de）單位為s/50g，可以通過霍爾流速計測量（liàng），數值愈（yù）小說明該粉末的流（liú）動性愈 好。流動性也可以用休止角表征，休止角指在（zài）重力場中，顆粒在金屬粉末堆積層的自由斜麵上（shàng）滑動時所受重力和粒子之間摩擦力達到平衡而處於靜止狀態下測得的最 大角。這是一種（zhǒng）檢驗金屬粉末流動性的簡（jiǎn）易方法，休（xiū）止角越小，摩擦力越小，流動性越好，越有利於鋪粉及送粉的進行。

          鬆裝密度是直接鋪粉得到的金屬粉末在一定體積內的質量，可（kě）以通過漏鬥法測量。鬆裝（zhuāng）密度僅作為參考指標，表征（zhēng）粉末在補給過程（chéng）中堆垛密實（shí）程度（dù），其對於（yú）金屬打印的終產品的密度影響並不確定。