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高品質(zhì)的3D打印金屬粉末,還要經(jīng)過振實(shí)密度分析儀這些考驗(yàn)

點(diǎn)擊次數(shù):1119次  更新時間:2020-03-12
  隨著金屬3D打印技術(shù)在近年的快速發(fā)展,其在航天航空、汽車、軍工、醫(yī)療植入物等方面的應(yīng)用越來越廣泛,金屬3D打印粉末也迎來了全面的爆發(fā)。許多企業(yè)和機(jī)構(gòu)就紛紛開設(shè)了專門的實(shí)驗(yàn)室或工廠,重金投入金屬粉末的研發(fā)和生產(chǎn)。那么金屬粉末的性能該如何評價呢,業(yè)內(nèi)對于金屬粉末的評價指標(biāo)主要有化學(xué)成分、粒度分布及粒度分布、粉末形貌、粉末松裝密度和振實(shí)密度分析儀、粉末流動性等。下面小編將帶您一起學(xué)習(xí)金屬粉末性能指標(biāo)及測試方法。
 
  對于金屬3D打印而言,因?yàn)榇蛴∵^程中金屬重熔后,元素以液體形態(tài)存在,或者可能存在易揮發(fā)元素的揮發(fā)損失,且粉末的形態(tài)存在衛(wèi)星球、空心粉等問題,因此有可能在局部生成氣孔缺陷,或者造成打印后的零部件的成分異于原始粉末或者母合金的成分,從而影響到工件的致密性及其力學(xué)性能。因此,對不同體系的金屬粉末,氧含量均為一項(xiàng)重要指標(biāo)。
 
  以鈦合金為例,業(yè)內(nèi)對該指標(biāo)的一般要求在1300~1500ppm,亦即氧元素在金屬中所占的質(zhì)量百分比在0.13~0.15%之間。由于目前用于金屬3D打印的粉末制備技術(shù)主要以霧化法為主(包括超音速真空氣體霧化和旋轉(zhuǎn)電極霧化等技術(shù)),粉末存在大的比表面積,容易產(chǎn)生氧化,因此粉末制備過程中要對氣氛進(jìn)行嚴(yán)格控制。在航空航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域,客戶對此指標(biāo)的要求更為嚴(yán)格。部分客戶也要求控制氮含量指標(biāo),一般要求在500ppm以下,也即氮元素在金屬中所占的質(zhì)量百分比在0.05%以下。
 
  振實(shí)密度分析儀:將粉末裝入振動容器中,在規(guī)定的條件下經(jīng)過振實(shí)后測得的粉末密度,粉體材料振實(shí)后的體積是指顆粒體積+顆粒上的開孔和閉孔體積+顆粒間振實(shí)后空隙體積。一般振實(shí)密度比松裝密度高20%~30%。
 
  粉體是一個分散體系,測試密度時,就是用粉體的質(zhì)量(m)除以粉體的體積(V)從而得到粉體的密度。粉體的體積可以看成是由如下3個部分組成的,即:粉體顆粒之間的間隙所占的體積(Vinter-p),粉體顆粒上的孔的體積(Vintra-p),粉體顆粒材料的骨架體積(Vt)。根據(jù)測得的粉體的體積不同,粉體的密度可以用堆積密度(bulkdensity)、表觀密度(apparentdensity)、真密度(truedensity或skeletaldensity)3種密度來表達(dá)。
 
  (1)真密度:指粉體質(zhì)量m除以不包括顆粒內(nèi)外空隙的體積(真實(shí)體積),求得的密度。即排除所有的空隙占有的體積后,求得的物質(zhì)本身的密度(m/Vt)。
 
  (2)粒密度:指粉體質(zhì)量m除以包括顆粒內(nèi)空隙在內(nèi)的體積所得的密度。即排除粒子之間的空隙,但不排除粒子本身的細(xì)小孔隙,求得的粒子本身的密度。(m/Vt+V內(nèi))
 
  (3)堆密度又稱松密度:指粉體質(zhì)量m除以該粉體所占容器的體積,求得的密度。其所用的體積包括粒子本身的孔隙以及粒子之間空隙在內(nèi)的總體積。(m/V,V=Vt+V內(nèi)+V間)
 
  測定粉體的真密度和顆粒密度的方法與相應(yīng)的孔隙率的測定方法是一致的。在測定松密度時,當(dāng)裝填時不施加任何外力測得密度為松(堆)密度,施加外力而使粉體緊填充狀態(tài)下所測得密度較緊松(堆)密度。
 
  對于同一種粉體,真密度>粒密度>堆密度。出于各種不同的考慮,粉體的堆積密度是一個變化的值,因?yàn)榉垠w的堆積情況常常受到許多因素的干擾,如振動、受壓、團(tuán)聚等,因而體積會發(fā)生變化,因此該值的測量只能作為參考,而不能作為的特性指標(biāo)來表達(dá)粉體的性能;表觀密度和真密度是由粉體顆粒的孔隙情況和材料的種類決定的,而材料本身的孔隙分布和孔隙率一半是不變的,材料的性質(zhì)也是固定的,所以這兩種密度也是確定的值,表達(dá)了樣品本身特性,所以在進(jìn)行粉體的振實(shí)密度分析儀測試時關(guān)心的更多的是這兩個密度。