Element開(kāi)創(chuàng)高精度粉末分析方法，為金屬粉末在增材領(lǐng)域應(yīng)用“保駕護(hù)航”

導(dǎo)讀：優(yōu)質(zhì)粉末打造優(yōu)質(zhì)零件，這是一個(gè)再簡(jiǎn)單不過(guò)的邏輯。在3D 打印工業(yè)化進(jìn)程中，粉末原料的表征分析是不可或缺的一部分。

2023年10月5日，南極熊獲悉，增材制造金屬粉末質(zhì)量檢測(cè)公司Element MaterialsTechnology近日介紹了其專業(yè)的粉末表征方法。Giles Mertens擔(dān)任該公司化學(xué)和粉末測(cè)試部門經(jīng)理。雖然目前他們的主要重點(diǎn)是金屬礦石，但Mertens已經(jīng)意識(shí)到了聚合物行業(yè)是一個(gè)巨大的市場(chǎng)。他表示：“我們的目標(biāo)是將我們的檢測(cè)業(yè)務(wù)能力擴(kuò)展到聚合物行業(yè)�！�

Element 公司在細(xì)致的 QA、質(zhì)量保證以及粉末和最終產(chǎn)品的檢測(cè)方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。Mertens闡明了他們的運(yùn)作方式，聲稱他們的服務(wù)范圍覆蓋從研發(fā)工作到新合金、新型合金粉末打印的各個(gè)方面。Element公司目標(biāo)簡(jiǎn)單但復(fù)雜：確定需要進(jìn)行哪些測(cè)試并隨后提供結(jié)果。

關(guān)于新金屬粉末的程序，Mertens 表示 Element公司的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)超出了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 100 PPM（百萬(wàn)分之一），并深入研究了亞 PPM 級(jí)別的檢測(cè)水平。這不僅僅是學(xué)術(shù)練習(xí)。通過(guò)這樣做，他們可以精準(zhǔn)確定特定元素，為客戶提供無(wú)與倫比的檢測(cè)精度。

Mertens表示Element公司不僅聚焦于粉末的化學(xué)分，還進(jìn)行粉末表征，包括流動(dòng)性、密度、粒度分布等各項(xiàng)性能，這些檢測(cè)通常是處理新批次粉末時(shí)第一步要做的事情。

△增材制造粉末表征。照片來(lái)自 Element Materials Technology。

3D 打印中的金屬粉末趨勢(shì)

Element 擁有大量合作伙伴，表明與許多知名電力生產(chǎn)商有合作伙伴關(guān)系。關(guān)于粉末生產(chǎn)方法，特別是哪種球形金屬粉末生產(chǎn)技術(shù)的粉末質(zhì)量最好，Mertens沒(méi)有做出任何明確的斷言。他指出，解釋各不相同，最終取決于粉末生產(chǎn)商。氣體等離子體霧化是一種常見(jiàn)的金屬粉末生產(chǎn)方法，它的基本原理是利用高速惰性氣體射流霧化熔融金屬，從而形成微細(xì)粉末顆粒。

Mertens隨后談到了金屬粉末領(lǐng)域的新興趨勢(shì)。像Ti64這樣的傳統(tǒng)合金仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，但人們對(duì)新型合金的興趣激增。典型的例子是GRCop-42，這是一種摻有鈮和鉻的銅合金，它的潛在應(yīng)用是在高溫發(fā)電機(jī)方面。

Mertens 在眾多的舊合金種類中肯定了 Inconel 718 合金的巨大潛力。這種高溫合金最初僅限于研發(fā)領(lǐng)域，現(xiàn)在在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中廣為人知。然而，它的應(yīng)用之途并非一帆風(fēng)順。Mertens評(píng)論道：“Inconel 718合金在打印時(shí)表現(xiàn)出了困難，挑戰(zhàn)在于材料配方和加工參數(shù)之間的微妙變化。以鉍元素（一種重金屬元素）為例，即使很微量的水平也會(huì)影響到最終的打印過(guò)程�！�

由于Element Materials Technology主要負(fù)責(zé)測(cè)試粉末和成品，因此實(shí)際打印參數(shù)的細(xì)節(jié)仍然由供應(yīng)商掌握。

△Element Materials Technology 亨廷頓海灘大樓。 照片來(lái)自Element Materials Technology。

Element Materials Technology 在增材制造領(lǐng)域的愿景

Element 公司目前有幾個(gè)卓越中心，這些中心位于英格蘭和加利福尼亞州亨廷頓海灘，專為增材制造 (AM) 行業(yè)的專業(yè)知識(shí)而設(shè)計(jì)。這些卓越中心的主要工作是對(duì)金屬合金進(jìn)行檢測(cè)，未來(lái)將擴(kuò)大檢測(cè)范圍，將聚合物和陶瓷也包括在內(nèi)。

Mertens證實(shí)它們?cè)谔沾傻臋z測(cè)領(lǐng)域已取得重大進(jìn)展，但聚合物的在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中駕車呢標(biāo)準(zhǔn)仍有很大的不確定性，這表明在這一領(lǐng)域進(jìn)行重大投資的可能性。隨著Element公司不斷探索增材用陶瓷粉末的檢測(cè)工藝，它們也已做好充分準(zhǔn)備為相關(guān)客戶供應(yīng)商提供服務(wù)。

材料科學(xué)的創(chuàng)新

Mertens 表示，他們已經(jīng)獲得了一種新的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀 (ICP-OES)，主要是為了應(yīng)對(duì)一項(xiàng)令人興奮的發(fā)展：“甚至還沒(méi)有名字”的新合金的出現(xiàn)。這些合金有的含有 50 多種元素，其中包括錸和鈧等稀有元素，目前正在測(cè)試其潛在應(yīng)用。新合金粉末的研發(fā)讓打印產(chǎn)品變得更加輕量化，有助于打造一個(gè)更加可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)。這是由計(jì)算合金發(fā)現(xiàn)等領(lǐng)域推動(dòng)的，它極大地加快了新合金的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

隨著吉?jiǎng)P恩航空航天公司（GKN Aerospace）最近宣布向安特衛(wèi)普實(shí)驗(yàn)室提供批準(zhǔn)，Element Materials Technology 鞏固了其在航空航天領(lǐng)域的地位。Mertens解釋道：“我們被允許對(duì)GKN的金屬粉末產(chǎn)品進(jìn)行化學(xué)分析和物理邊界測(cè)試，這表明我們已經(jīng)與其”建立了更深入的合作關(guān)系�！�