3D打印作為一種新興（xìng）的製造技術，近（jìn）年來發展（zhǎn）迅速。然而（ér），對於工業（yè）級金屬3D打印（yìn）領域，粉末耗材仍（réng）是製約該技術規模化應用的重要因素之一。目前，國 內尚未製訂出金屬3D打印用材料標準、工藝規範、零件性能標準等行業標準或國標。業內對於金屬粉末的評價指標，主要有化學成分、粒度分布、粉末的球形度、 流動性、鬆裝密度（dù）。其中，化（huà）學成分、粒度分（fèn）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、流動（dòng）性、鬆裝密度可作（zuò）為評價質量的參考指標。

1、化（huà）學成分（fèn）：金屬粉末中各元素實際（jì）所占的質量百分比（wt. %）。

 

     以上表為例，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比為6.25%，其它（tā）元（yuán）素質量百分比可以此類推。目前，金屬 化學（xué）成（chéng）分檢測應用最廣的方法是化學（xué）分析法和光譜分析法。化學分析法是利用化學反（fǎn）應來確定（dìng）金屬（shǔ）的組成成分，可以實現金屬化學成分的定性分析和定量分（fèn）析（xī）；光譜 分析法是利用金屬（shǔ）中各種（zhǒng）元素在高溫（wēn）、高（gāo）能量的激發下產生的（de）自（zì）己特有的特征光譜（pǔ）來（lái）確定金（jīn）屬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 方法都要使（shǐ）用專業的（de）檢測設備，由專業的檢測機構的人員完成。

    大部分鑄態、鍛（duàn）造的（de）金屬的化學（xué）成分都有（yǒu）相應的行業標準或國標，以評價該（gāi）金屬 的化學成分指標是否合格。然（rán）而，用於金屬（shǔ）3D打（dǎ）印的粉末技術新穎，業內尚無相應的行（háng）業標準（zhǔn）或國標，業內通常認可的評價方（fāng）法（fǎ）是沿用該金屬粉末對應的鑄態標 準，或在該標準（zhǔn）的基礎上雙方協商放寬指標（biāo）要求。

     對於金屬3D打印而言，因為打印過程中金屬重熔後，元（yuán）素以氣體形態存（cún）在，有可能在局（jú）部生 成氣眼等（děng）缺陷，影（yǐng）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（xiàng）重要指標，業內對該指標的一般要求在1500ppm以下，也（yě）即氧元 素在金（jīn）屬中所占的質量百分比（bǐ）在0.13~0.15%之間，航空航天等特殊（shū）應用領（lǐng）域，客戶對此（cǐ）指標的要求更為嚴格。部分客戶也要求控製氮含量指標，一般要求（qiú） 在500ppm以下，也即氮元素在金屬（shǔ）中所占的質量百（bǎi）分比在（zài）0.05%以下。

2、粒度分布：不同尺寸的金屬粉末顆（kē）粒的在一定尺寸區間內所占的體積百分比的統計數據，此數據呈正態分布。

 

以上圖為例，金屬粉末顆粒粒度分布結果中，d(10)=17.290μm，代（dài）表尺寸小於17.290μm的粉（fěn）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的粉末比例不低於50%，小於57.663μm的粉末（mò）比例（lì）不低於90%。

金（jīn）屬（shǔ）粉末的粒度分（fèn）布可以通過（guò）激（jī）光粒（lì）度分析儀分析（xī）。金屬3D打印常用的粉末的粒度（dù）範圍是15~53μm（細粉），53~105μm（粗粉）。此（cǐ）粒度範圍是 根據不同的能量源的金屬打印機劃分的，以激光作為能量源的打印機（jī），因其聚焦光斑（bān）精（jīng）細，較易熔化細粉，適合使用15~53μm的粉末作為耗材，因為此粒度範 圍內的粉末既有良好的流動性，又較易（yì）容化，粉末補給方式為逐層鋪粉；以等離子束作為能量源的打印（yìn）機，聚焦光斑略粗，更適於熔化粗粉，適（shì）合使用 53~105μm的粉末作為耗材，粉末補給方式為同軸送粉。

3、球形度、鬆裝密度、流動性等參考指標

    球（qiú）形度也就是金（jīn）屬粉末顆粒接近球體的程度，一般通（tōng）過掃描電（diàn）子顯微鏡（SEM）定性的分析（xī）。上圖為不同金屬粉（fěn）末的SEM形態照片，可以看出，左圖粉（fěn）末顆粒的球形度要優於右圖粉末。一般而言，球形（xíng）度佳，粉末顆粒的流動性也比較好，在金（jīn）屬3D打（dǎ）印時鋪粉及送粉更容易進行。

流動性（xìng）是指以一定量金屬粉末顆粒流過規定孔（kǒng）徑的量具（jù）所需要的時（shí）間，通常采用的單位為s/50g，可以通過霍爾流速計測量，數值愈小（xiǎo）說明該粉末的流動性愈 好。流動性也可（kě）以用休止角表征，休止角（jiǎo）指在重力場中，顆粒在（zài）金屬粉末堆積（jī）層的自由（yóu）斜麵上滑動時（shí）所（suǒ）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。這是一種檢驗金屬粉末流動性的簡易方法，休止角越小，摩擦力越小，流動性越（yuè）好，越有利於鋪粉及送粉的進行。

    鬆裝密（mì）度是直接鋪粉得到的金屬（shǔ）粉末在一定體積內的質量，可以通過漏鬥法測量。鬆裝密度僅（jǐn）作為參考（kǎo）指標，表征粉末在補給過程中堆垛密實（shí）程度，其對於金屬打印的（de）終產品的密度影響並不（bú）確定。