44、粉末材料在增材制造中的应用与特性

粉末材料在增材制造中的应用与特性

1. 纳米颗粒材料喷射技术（Nanoparticle MJT）

纳米颗粒材料喷射技术（Nanoparticle MJT）利用喷墨头将载液中的金属纳米颗粒液滴沉积。与粘结剂喷射技术（BJT）类似，该过程在低温（最高 300°C）下进行。纳米粉末悬浮在液体中并从墨盒转移，与大多数粉末床熔融（PBF）和定向能量沉积（DED）系统不同，操作人员不直接接触金属粉末，提高了过程安全性。粉末颗粒形状不规则，并非完全球形，这增加了构建部件的堆积和结合程度。与大多数增材制造工艺相比，沉积层更精细，可实现 2μm 的层厚，为微制造提供了卓越的表面光洁度。然而，该工艺仅限于供应商提供的专用材料原料，降低了用户定制粉末或购买“现货”原料的自由度。此外，需要进行熔炉循环以去除粘结剂并烧结颗粒，从而生产出全密度部件。在某些情况下，在 BJT 中打印填充纳米颗粒的粘结剂，可使生坯部件的整体颗粒负载更高，在烧结过程中整体收缩更小，尺寸精度更高。

2. 金属粉末零件制造

在基于粉末的金属增材制造中，即使粉末完全熔化，松散的粉末颗粒仍可能附着在零件表面，因此表面质量明显低于机加工零件。基于粉末的增材制造部件的表面质量取决于工艺参数、粉末颗粒大小和原料类型。由于金属粉末颗粒较小，容易氧化，因此通常使用氩气、氮气或真空等保护环境。

电子束熔炼（EBM）中粉末床的温度通常比激光粉末床熔融（LB - PBF）高得多。在构建每一层之前，电子束会散焦并扫描松散粉末，这导致粉末轻微粘结和烧结，为正在构建的部件提供更好的稳定性。但这也会导致粉末颗粒附着并形成结块，在重复使用粉末时需要更多的筛分。粉末烧结还会增加粉末的导电性，有助于电子流动，减少因磁斥力导致的负电荷积累和粉末