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浅析激光选区熔化增材制造专用粉末特性
作者：李礼戴煜来源：《新材料产业》2018年第01期
随着激光选区熔化增材制造技术（SLM）的发展，业界才将3D打印技术从真正意义上推至“所想所见即所得”的新高度。但是，SLM技术对金属粉末的性能要求很高，因粉末性能不合格导致构件打印失败的例子屡见不鲜。粉体材料，实际上已经成为左右SLM技术发展的关键技术瓶颈。本文概述了粉末粒度、化学成分、球形度球形率、流动性休止角、松装密度振实密度、空心粉率、夹杂物等粉末特性的检测方法，重点阐述了上述粉末特性对SLM成形质量的影响规律，并提出了甄别粉末是否满足SLM技术要求的指标标准，以期为专业从事金属增材制造的企业提供参考。
一、SLM专用粉末定义目前，3D打印行业仍未有定义SLM专用粉末的标准颁布。根据国内外业界知名专家的研究表明，可通过如下定义SLM专用粉末的特性指标，即具有一定规格尺寸的金属颗粒群，化学成分符合同类材质国家军用标准、国家标准、行业标准，粉末形貌球形最佳，具有良好的流动性，较高的松装密度，较低的空心粉率，较低的氧含量，较少的夹杂物（纯净度高）等特性。一般情况下，可以通过粉末的SEM照片初步判断该粉末是否符合SLM增材制造技术的要求。图1即为一种理想的适用于SLM增材制造技术的粉末SEM示意图。二、粉末特性检测方法及其对SLM工艺的影响
1粉末粒度及粒度分布一般情况下，采用激光粒度仪以及筛网筛分法进行粉末粒度及粒度分布测试，测试方法按照GBT1907712008《粒度分析激光衍射法第1部分：通则》、GBT14801995《金属粉末粒
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度组成的测定干筛分法》、GBT600312012《试验筛技术要求和检验第1部分：金属丝编织网试验筛》、GBT53292003《试验筛与筛分试验术语》的规定进行。
通常，适用于SLM工艺的粉末粒度范围为15～53μm，特殊情况下可以适当放宽至20～60μm，但是使用较粗的粉末会降低打印制品的力学性能和表面光洁度（表1）。
此外，采用粒度分布集中、颗粒大小基本一致的粉末可以减少打印过程中的球化、团聚现象，表面光洁度更高，且打印的一致性与均匀性可以得到充分保障。
2化学成分
现阶段，金属3D打印粉体材料的化学成分以相应的ASTM或传统合金的国标来执行。如钴铬钼粉末成分执行美国ASTMF75《外科植入物用钴铬钼合金铸件及铸造合金标准规范》、GB171001997《外科植入物用铸造钴铬钼合金》；钛合金粉末成执行GBT362012007《钛及钛合金牌r