粉末在增材制造中流動性表征試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

    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(shí)，其各類屬性及性能就對于增材制造工藝的效能以及終產(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)量優(yōu)化。 

    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*不同的現(xiàn)象。同時(shí)，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ISO17296-3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(shí)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/T1482-2010《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。 

    ASTMWK55610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。 

    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： 
1）粉末如何從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)？ 
2）運(yùn)動中的粉末行為是什么樣的？ 
3）受到固結(jié)應(yīng)力時(shí)粉末變化如何？ 
4）空氣通過粉末床的松散粉末的難易程度如何？ 

   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： 
1）剪切性能（表征粉末如何從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)）； 
2）動態(tài)流動性能（運(yùn)動中的粉末行為）； 
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）。 

    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。