3D打印金属粉末形状粒径与纯净度对打印质量的关键影响

    3D打印金属粉末作为金属零件增材制造产业链的核心环节，其价值占比最高。此类粉末需满足高纯净度、优异球形度、窄粒径分布及低氧含量等严格要求。当前主流应用的金属粉末材料包括钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金等。

    金属粉末的形状特性

    在3D打印金属粉末制备过程中，因制作需求与方法差异，可生成球形、椭圆形、多孔海绵形、树状形等多种形态的颗粒。粉末形状直接影响其流动性与松散度，进而对打印过程与成品质量产生显著影响。

    球形或类球形粉末因流动性优异，可避免供粉系统堵塞，且易于铺展为均匀薄层，从而提升打印精度与成品均匀性。但球形粉末因间隙较大，可能导致成品密度不足，需通过减小粒径来优化质量。

    金属粉末的粒径选择

    通常，较小直径的金属粉末更利于烧结过程，可增强烧结驱动力并减少堆积空隙，从而提升成品的力学性能。但粒径并非越小越好：过细的粉末易在烧结时发生“球化”现象，导致铺粉不均，反而影响打印精度。

    金属粉末的纯净度控制

    除粒径外，氧、氮等杂质含量需严格管控。雾化法是当前金属3D打印粉末的主流制备技术，但粉末的高比表面积易导致氧化。航空航天等高端领域对杂质含量要求极为严苛：高温合金粉末氧含量需控制在0.006%-0.018%，钛合金为0.007%-0.013%，不锈钢为0.010%-0.025%。

    金属粉末的粒度分布适配

    粉末粒度的选择需结合不同能量源的3D打印机特性：

    激光作为能量源的打印机：因光斑聚焦精细，适合15-53μm的细粉，采用逐层铺粉方式；

    电子束作为能量源的铺粉型打印机：光斑略粗，更适合53-105μm的粗粉；

    同轴送粉型打印机：可采用105-150μm的更大粒径粉末。

    综上，3D打印金属粉末的性能参数（形状、粒径、纯净度、粒度分布）需与打印工艺精准匹配，以实现高质量、高效率的金属零件制造。