优佳声音丨增材制造微课堂(七)丨高正江:增材制造用金属粉末材料制备技术与标准

2017年7月28日-30日，由中国电子信息发展研究院主办、中国增材制造产业联盟承办的2017中国增材制造产业大会暨博览会在杭州隆重举行。在北京鉴衡认证中心承办的“2017中国增材制造生态系统及标准体系发展论坛”上，中航迈特粉冶科技（北京）有限公司总经理高正江以“增材制造用金属粉末材料制备技术与标准”为题，给观众全面介绍了增材制造用金属粉末的制造技术及标准情况。

会上，高总详细介绍了增材制造用金属粉末的制备技术、标准以及研究进展等三个方面的内容，针对目前国内增材制造用金属粉末现状，呼吁尽快制定激光选区熔化（SLM）用钛合金、高温合金等材料的航空行业标准和国家标准。

一、增材制造用金属粉末制备技术

高总首先简单介绍了钛合金、高温合金以及不锈钢/模具钢等不同牌号金属粉末的性能特点和应用领域，然后详细介绍了这些金属粉末的主流制备方法。

目前国际上主流的金属粉末制备方法有四种：第一种是真空感应气体雾化，主要用于制备镍基、钴铬、铝基和铁基等合金粉末；第二种是电极感应气体雾化，主要适用于钛合金、钛铝、难熔金属等合金粉末的制备；第三种是等离子旋转电极雾化，主要用于制备钛合金和镍基合金等合金粉末；第四种是等离子丝材雾化，主要用于制备钛合金粉末，特点是合金粉末较细。

二、增材制造用金属粉末标准

中航迈特认为化学成分是合金粉末性能指标的基础，考虑增材制造的工艺特点，更需要关注粉末的微量元素含量。其次，粉末粒度和粉末流动性也是重点关注的技术指标。

合金粉末的化学成分检测主要依据相应合金材料的国家标准和美国ASTM标准，合金中微量元素含量主要采用等离子（ICP）光谱仪和氧氮氢元素分析仪来检测。

粉末粒度的检测主要采用激光衍射法和干筛分法两种方法，其检测标准分别为GB/T 19077.1-2008《粒度分析 激光衍射法 第1部分：通则》和GB/T 1480-2012《金属粉末干筛分法测定粒度》。

流动性主要用于评价合金粉末的铺粉性能，目前主要的检测方法为霍尔流速法和安息角检测法，相应的标准分别为GB/T 1482-2010《金属粉末 流动性的测定 标准漏斗法（霍尔流速计）》和GB/T 16913-2008《粉尘物性试验方法》（注入限定底面法）。

在粉末球形度检测方面还没有一个行业公认的标准，尤其是定量检测。中航迈特采用Winne99E显微颗粒图像分析仪进行测量，通过扫描电镜（SEM）对粉末表面状态进行直接拍照观察来评价。

中航迈特梳理了目前国际上增材制造用金属粉末的检测标准，主要涉及到金属粉末的化学成分、粒度及分布、形态、比表面积、流动性、密度等，但都比较粗放。ASTM F3049对粉末粒度和形貌进行了表述，但也不是很细致；ASTM F3055和F3056都对镍基合金粉末不同牌号提出了要求。但是，上述标准只对粉末成分有明确的说明，其它检测指标还很模糊。

国内尚无针对增材制造用金属粉末的国家标准。中航迈特结合激光选区熔化和激光熔覆的实际用粉需求，针对粉末成分、氧含量、粒度分布、流动性、形态等技术指标做了较为明确的规定，形成企业标准30余项。目前，中航迈特已牵头或参与了四项增材制造航空行业标准的制定。

三、中航迈特航空用金属粉末研制和技术

中航迈特目前拥有较全面的粉末生产、处理及检测的能力。公司自主研发建成了两条超高纯电极感应气雾化粉末生产线，并针对通用牌号的金属粉末进行了大量的粉末性能测试，收集了大量的样本数据，包括TC4、TC11、TA15、GH4169等。

最后，高总呼吁尽快制定激光选区熔化（SLM）用钛合金、高温合金等材料的航空行业标准和国家标准。