粉末在增材制造中流動性表征試驗方法標準

    粉末是一種組成復雜的材料組合體，擁有各種組合體及其組合所帶來的不同屬性，無法用簡單、單一的參數來進行描述。當粉末成為增材制造原材料進入整個制造過程時，其各類屬性及性能就對于增材制造工藝的效能以及終產品性能及質量產生了重要的影響。設備操作人員需要選擇與設備及工藝相匹配的粉末，或者根據粉末的性能來調節設備參與及工藝參數，從而將生產效率及產品質量優化。 

    在增材制造過程中，通常情況下工業中應用的單獨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，經常出現具有相同粒徑分布的粉末，其成形后零件性能*不同的現象。同時，現有測試技術也沒有考慮到粉末在工藝環境下所受的應力及流動性變化等規律。 

    目前ISO17296-3中針對于增材制造用粉末原材料規定的技術要求包括：化學成分、粒度及分布、形態、比表面積、流動性、松裝密度、振實密度等。國內也正在開展相關國家標準的制定工作，基本思路是轉化ISO標準，同時將引用標準盡量以國內標準進行替代。另一方面，針對于增材制造粉末流動性方面，國內普遍采用的依然是GB/T1482-2010《金屬粉末流動性的測定標準漏斗法(霍爾流速計)》，但該方法在實際應用實踐表明，其敏感性、區分性及數據重復性并不理想，未考慮到粉末在增材制造工藝過程實際應用中所處的環境及條件。 

    ASTMWK55610工作組目前正在開展針對于增材制造工藝性能相關的粉末性能表征及其測試方法的標準編制，期望給出可重復的、具有良好再現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。 

    由于粉末性能的復雜性，大量的性能參數都會對粉末性能產生影響，在標準編制過程中，工作組目前初步將粉末性能大致分為四個方面： 
1）粉末如何從靜態轉變為動態？ 
2）運動中的粉末行為是什么樣的？ 
3）受到固結應力時粉末變化如何？ 
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，對于粉末生產方及使用方來講，可以全面評價并給出在任意增材制造工藝環境下的粉末性能。這四方面的粉末性能可以通過下面的三組性能測試來進行表征： 
1）剪切性能（表征粉末如何從靜態轉變為動態）； 
2）動態流動性能（運動中的粉末行為）； 
3）松散性能（固結載荷對于粉末的影響以及空氣如何在粉末中通過）。 

    依據這三組性能的測試要求，該標準主要考慮剪切性能（粉末間及粉末與容器壁間）測試、動態流動性能測試、以及松散性能（松裝密度、固結性、通氣性）測試等幾類測試方法以及相應推薦的儀器設備。