通過(guò)掃描電鏡（SEM）改進(jìn)增材制造加工工藝

增材制造中，產(chǎn)品的質(zhì)量控制以及檢測(cè)產(chǎn)品表面缺陷是至關(guān)重要的。但是，作為增材制造商，希望能夠在不占用太多時(shí)間的情況下改善 AM 流程。  Additive Industries 是世界上第一家用于工業(yè)金屬增材制造系統(tǒng)的專用設(shè)備制造商，面臨同樣的挑戰(zhàn) 。 他們?cè)O(shè)法解決這個(gè)障礙，并利用飛納臺(tái)式掃描電鏡來(lái)提高質(zhì)量控制。

掃描電鏡（SEM）檢測(cè)表面缺陷

目前，AM 廠商使用掃描電鏡（SEM）作為產(chǎn)品的表征技術(shù)。 掃描電鏡（SEM）可以提供高分辨率圖像，用戶可以仔細(xì)檢查 AM 工藝生產(chǎn)組件的表面質(zhì)量。掃描電鏡（SEM）的使用可以幫助揭示產(chǎn)品的表面缺陷，這些缺陷往往影響著產(chǎn)品的機(jī)械性和耐久性。

對(duì)于某些材料，如鈦合金，與傳統(tǒng)的制造工藝相比，利用 AM 制造出具有相同性能的密集部件是非常具有挑戰(zhàn)性的。而掃描電鏡（SEM）恰好是 AM 最終產(chǎn)品檢測(cè)中非常有用的表征技術(shù)。  

掃描電鏡（SEM）分析增材制造粉末

然而，掃描電鏡（SEM）不僅幫助檢測(cè)最終產(chǎn)品，也可以對(duì) AM 工藝中使用的原材料進(jìn)行表征。增材制造主要是基于粉末的技術(shù)，包括燒結(jié)各種各樣的粉末。增材制造的實(shí)質(zhì)是通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（如CAD），將某種特定的加工樣式生成一個(gè)數(shù)字化的模型文件，然后按照模型圖用各類金屬粉末或塑料、陶瓷和復(fù)合材料等可塑性高的物質(zhì)進(jìn)行加工。

如果我們把更多的關(guān)注放在正在使用的金屬粉末上，將會(huì)看到許多金屬已經(jīng)用于增材制造工藝。不銹鋼、鈷、鎳、鈦、鋁、鐵和鋁銅基合金已被使用，并且種類一直在增加。

AM 廠商對(duì)金屬粉末的許多特性都非常關(guān)注。   尺寸（在 1 到幾百微米的范圍內(nèi)）是一個(gè)能夠確保顆粒均勻分布的非常重要的性質(zhì)，這將影響產(chǎn)品的性能和其潛在應(yīng)用。形狀 （球形顆粒是最好的）影響顆粒的填充、流動(dòng)涂覆能力�？紫抖�，影響了材料的機(jī)械強(qiáng)度。

在大多數(shù)情況下，需要仔細(xì)檢查粉末的上述特性，并且需要高度均勻的分布。

掃描電鏡（SEM）和顆粒表征

如上所述，掃描電鏡（SEM）對(duì) AM 工藝制造的產(chǎn)品的表面進(jìn)行成像和表征。 另外，對(duì)于粉末材料的表征，可以使用專用軟件，例如由 飛納電鏡開(kāi)發(fā)的顆粒統(tǒng)計(jì)分析測(cè)量系統(tǒng)（ParticleMetric）。  

圖1： ParticleMetric 軟件的屏幕截圖。左側(cè)顯示掃描電鏡（SEM）中檢測(cè)到的顆粒。右側(cè)顯示檢測(cè)結(jié)果，它們的性質(zhì)和生成具有顆粒屬性的圖形。

該軟件可以自動(dòng)檢測(cè)掃描電鏡樣品上存在的顆粒，并通過(guò)測(cè)量幾種最重要的物理性質(zhì)，如尺寸，形狀，圓度，長(zhǎng)徑比等來(lái)準(zhǔn)確表征它們。這些物理數(shù)值需要檢查和分析大量顆粒，因此這些自動(dòng)執(zhí)行的表征過(guò)程就顯得非常重要，可以有效提高測(cè)試者的工作效率。

另外，掃描電鏡（SEM）可以通過(guò)使用所配備的能量色散 X 射線光譜儀（EDX）檢測(cè)粉末材料的化學(xué)特性（ 您可以在這里閱讀更多關(guān)于 EDX 的技術(shù)）。將掃描電鏡（SEM）的 EDX 探頭應(yīng)用于 AM 工藝中，操作員可以準(zhǔn)確檢測(cè)和量化樣品中存在的元素。

顯而易見(jiàn)，掃描電鏡（SEM）可以完全覆蓋用于 AM 工藝的產(chǎn)品和材料的表征要求：使用掃描電鏡（SEM）成像檢查產(chǎn)品表面，用專門(mén)的顆粒統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)來(lái)測(cè)量粉末材料的物理特性，使用 EDX 技術(shù)來(lái)檢測(cè)和量化它們的組成元素。

來(lái)源：飛納電鏡