金屬粉末是金屬3D打印技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，尤其是粉床熔融(燒結(jié))增材制造。目前對于金屬粉末的研究主要集中在鈦合金、不銹鋼、鎳基高溫合金。金屬粉末的發(fā)展程度一定程度上制約著金屬增材制造技術(shù)的發(fā)展。

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剪切性、動態(tài)流動性、 松散性

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粉末包括了以下獨(dú)特的材料組分，固體（實(shí)體顆粒）、液相（存在于顆粒表面或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分）以及氣相（顆粒之間的空氣）。因此，粉末是一種組成復(fù)雜的材料組合體，擁有各種組合體及其組合所帶來的不同屬性，無法用簡單、單一的參數(shù)來進(jìn)行描述。

當(dāng)粉末成為增材制造原材料進(jìn)入整個制造過程時，其各類屬性及性能就對于增材制造工藝的效能以及最終產(chǎn)品性能及質(zhì)量產(chǎn)生了重要的影響。設(shè)備操作人員需要選擇與設(shè)備及工藝相匹配的粉末，或者根據(jù)粉末的性能來調(diào)節(jié)設(shè)備參與及工藝參數(shù)，從而將生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)化。

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在增材制造過程中，通常情況下工業(yè)中應(yīng)用的單獨(dú)的顆粒物理性能測量不能充分、全面地表征粉末性能，在給定工藝條件下，經(jīng)常出現(xiàn)具有相同粒徑分布的粉末，其成形后零件性能完全不同的現(xiàn)象。同時，現(xiàn)有測試技術(shù)也沒有考慮到粉末在工藝環(huán)境下所受的應(yīng)力及流動性變化等規(guī)律。

目前ISO 17296-3中針對于增材制造用粉末原材料規(guī)定的技術(shù)要求包括：化學(xué)成分、粒度及分布、形態(tài)、比表面積、流動性、松裝密度、振實(shí)密度等。國內(nèi)也正在開展相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，基本思路是轉(zhuǎn)化ISO標(biāo)準(zhǔn)，同時將引用標(biāo)準(zhǔn)盡量以國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行替代。另一方面，針對于增材制造粉末流動性方面，國內(nèi)普遍采用的依然是GB/T 1482-2010《金屬粉末流動性的測定標(biāo)準(zhǔn)漏斗法(霍爾流速計(jì))》，但該方法在實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐表明，其敏感性、區(qū)分性及數(shù)據(jù)重復(fù)性并不理想，未考慮到粉末在增材制造工藝過程實(shí)際應(yīng)用中所處的環(huán)境及條件。

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ASTM WK55610 工作組目前正在開展針對于增材制造工藝性能相關(guān)的粉末性能表征及其測試方法的標(biāo)準(zhǔn)編制，期望給出可重復(fù)的、具有良好再現(xiàn)性的測試程序及方法，并且將這些性能的測試靈敏度及測試精度定量化。

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由于粉末性能的復(fù)雜性，大量的性能參數(shù)都會對粉末性能產(chǎn)生影響，在標(biāo)準(zhǔn)編制過程中，工作組目前初步將粉末性能大致分為四個方面：

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1）粉末如何從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)？

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2）運(yùn)動中的粉末行為是什么樣的？

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3）受到固結(jié)應(yīng)力時粉末變化如何？

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4）空氣通過粉末床的松散粉末的難易程度如何？

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將這四方面的性能定量化，對于粉末生產(chǎn)方及使用方來講，可以全面評價(jià)并給出在任意增材制造工藝環(huán)境下的粉末性能。這四方面的粉末性能可以通過下面的三組性能測試來進(jìn)行表征：

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1）剪切性能（表征粉末如何從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)）；

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2）動態(tài)流動性能（運(yùn)動中的粉末行為）；

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3）松散性能（固結(jié)載荷對于粉末的影響以及空氣如何在粉末中通過）。

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依據(jù)這三組性能的測試要求，該標(biāo)準(zhǔn)主要考慮剪切性能（粉末間及粉末與容器壁間）測試、動態(tài)流動性能測試、以及松散性能（松裝密度、固結(jié)性、通氣性）測試等幾類測試方法以及相應(yīng)推薦的儀器設(shè)備。

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通過該標(biāo)準(zhǔn)的編制、發(fā)布及未來實(shí)施，將對增材制造用粉末流動性能評估方面提出指導(dǎo)性建議，為粉末制造商、供應(yīng)商乃至設(shè)備制造商及終端用戶提供完整、全套的粉末流動性表征試驗(yàn)方案指導(dǎo)。