金屬粉末材料性能表征探究——激光粒度儀不同設(shè)備偏差分析

作者：江蘇威拉里——魏放

金屬粉末粒度檢測(cè)通常使用激光粒度儀，其原理是采用米氏散射原理，通過顆粒的衍射或散射光的空間分布來分析顆粒大小。由于粒度儀品牌眾多，其檢測(cè)結(jié)果也有差異。本文將選取目前主流激光粒度儀丹東百特9300st和馬爾文3000進(jìn)行對(duì)比，所選取的粉末種類有模具鋼18Ni300、CX，高溫合金GH4169、GH3536、GH3625和Al基粉末AlSi10Mg，主要測(cè)試兩種激光粒度儀對(duì)打印段粉末15-53um檢測(cè)結(jié)果的差異。

表1 設(shè)備基本參數(shù)表

粉末基體	馬爾文3000		丹東百特9000ST
	顆粒折射率	顆粒吸收率	顆粒折射率	顆粒吸收率
Ni基	1.96	0.1	1.98	1
Fe基	2.9	0.1	2.86	1
Al基	2.5	3.0	2.5	3

馬爾文3000激光粒度儀和丹東百特9000ST激光粒度儀基本參數(shù)設(shè)置如表1所示。兩臺(tái)設(shè)備的顆粒折射率設(shè)置差別不大，鎳基和鐵基顆粒吸收率不同，但由于這兩種基體粉末的顏色為深灰色，所以顆粒吸收率設(shè)置在0.1-1之間均在允許范圍之內(nèi)，不會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生太大的影響。

圖1 馬爾文和百特粒度儀對(duì)不同基體粉末檢測(cè)結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，兩種設(shè)備對(duì)Fe基、Ni基和Al基三種粉末中的D(10)和D(50)檢測(cè)結(jié)果偏差相差不大，但是D（90）偏差值因基體而定。Fe基粉末，兩種設(shè)備檢測(cè)結(jié)果的偏差約3；Ni基粉末，兩種設(shè)備檢測(cè)結(jié)果的偏差約2；Al基粉末，兩種設(shè)備檢測(cè)結(jié)果的偏差約2。

此外，還發(fā)現(xiàn)兩種設(shè)備對(duì)于粗顆粒（D10≥75μm）檢測(cè)，整體結(jié)果偏差較大，其原因可能是兩種設(shè)備的進(jìn)樣結(jié)構(gòu)不同。馬爾文的進(jìn)樣頭在分散液中層的位置，丹東百特是從底部進(jìn)樣。在測(cè)試粒徑較粗的粉末時(shí)，分散頭不能均勻分散樣品，造成分層現(xiàn)象，顆粒較大的粉末沉在下面，顆粒較小的粉末分散在中層或上層空間。因此，馬爾文檢測(cè)時(shí)選取中層樣品分析檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果偏小。而丹東百特選取底部樣品檢測(cè)，部分粗顆粒會(huì)進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)，造成檢測(cè)結(jié)果偏大的現(xiàn)象。

不同設(shè)備，不同檢測(cè)環(huán)境都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此增材制造的應(yīng)用推廣，需要更多基礎(chǔ)研究和標(biāo)準(zhǔn)建立，威拉里新材料愿與各位有志之士共同攜手。