粉末形貌对组分密度的影响

1。简介：当沙子卡在变速箱内时

在金属 3D 打印中，一切都集中在激光功率或扫描速度。但隐形的主角是粉末本身。数百万个粉末颗粒中每一个的物理形状（粉末形态）决定了成品部件是否具有 99.9% 的完美密度，或者是否充满微小的、降低强度的孔隙。

本白皮书深入研究了粉末颗粒的微观世界，并解释了为什么“圆”并不总是意味着“好”。

2。球形度：完美的球体

理想情况下，每一粒粉末都是一个完美的球。球完美地在彼此之上滚动（就像在球坑中一样）。这意味着：

• 高流动性：粉末可以通过涂布机铺展成绝对平坦、光滑的 30 微米层。它不会被卡住。
• 高堆积密度（表观密度）：球排列极其密集。他们之间几乎没有空气。当激光熔化时，有足够的材料来填充体积，并且熔池中出现微观空隙（孔隙）的风险显着降低。

3。丑陋的现实：卫星和聚集体

气体雾化的现实是不同的。在扫描电子显微镜 (SEM) 下，粉末通常看起来更像爆米花而不是台球。

• 卫星：如果一个已经凝固的小粉末颗粒与滴塔中较大的静止液滴碰撞，它就会粘在上面。带有小“卫星”的颗粒被创建。
• 不规则形状：一些水滴凝固成细长的薄片或椭圆形。

这种非圆形颗粒会粘在一起（高内聚力）。粉末流动性差（“霍尔流量”值差）。然后，涂布机通常会在粉末床上形成凹槽。堆积密度低（颗粒之间空气太多），这会导致成品打印部件中出现“未熔合”（粘合错误）和大量孔隙。

4。多孔颗粒：来自内部的危险

空心颗粒比非圆形颗粒更危险。在雾化过程中，液态金属可能含有氩气。固化后的粉末颗粒外表呈圆形，但内部有气泡（氩气夹杂物）。

当激光熔化 3D 打印机中的粉末颗粒时，封闭的氩气会爆炸性膨胀。部件中不可避免地会出现宏观孔隙（气孔），即使通过热等静压（HIP）也很难封闭该孔隙，因为氩气无法扩散出晶格。

5。结论：质量保证从实验室开始

增材制造组件永远不会比其制成的粉末更好。如今，经过认证的粉末实验室使用动态图像分析（例如 Camsizer）扫描每批新批次，并每秒测量数万个颗粒的球形度。任何在这里省钱并购买廉价、不规则粉末的人都会在随后的 CT 测试期间因高废品率而付出代价。