3D打印钛合金粉末循环利用，粉末形态和零件微观结构的演变

2020-04-09 14:11

详细研究结果：

1．粉末尺寸和形态

来自光学显微镜的原始粉末的显微照片显示在图3（a）中。该显微照片突出显示了大范围的粒径，附着在较大颗粒上的附属颗粒以及非球形颗粒的示例。来自每个构件的粉末样品的显微照片用于通过图像分析表征粉末尺寸分布。图3（b）显示了从显微照片中从包括b1，b10，b20和b30在内的多个版本获得的尺寸分布。小颗粒的数量明显减少，中值周围的分布范围逐渐缩小，变为更高斯分布。

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图3．粉末特性（a）b1的原始粉末的显微照片。红色箭头突出显示了原始粉末中存在的选定小颗粒。红色圆圈突出显示一些不规则颗粒。（b）粉末尺寸从b1扩展到b30。

从LSPA获得的粒度分布的测量结果如图4所示。这些结果以较高（D90）和较低十分之一（D10）百分位数以及中位数（D50）表示。尽管中值粒径随着粉末的重复使用而保持几乎恒定，但D10的轻微降低和D90分布的更大幅度降低，从上下百分比分布的趋势可以明显看出。

3D打印钛合金粉末循环利用，粉末形态和零件微观结构的演变

图4．粉末尺寸分布以及在30个构建中重复使用粉末的情况。根据LSPA确定绘制第10，第50和第90个百分位。

除了颗粒尺寸的变化外，表面纹理和整体形态也会随着重复使用而变化。图5中显示了b1和b30之间的粉末比较。具体地说，图5（a）至（e）分别显示了来自b1，b7，b10，b20和b30的颗粒的代表性图像。显微分析表明，对于原始粉末，仅四个重复使用周期就发生了明显变化。最值得注意的是小颗粒数量的减少（例如，图5（a））以及形态变化。颗粒表面显示出表面变形的迹象，包括凹痕（例如图5（b）），凹痕的大小随着重复使用次数的增加而演变（图5（c）－（e））。除了变形的发展程度外，还有一些不规则的高纵横比颗粒，随着粉末再利用的增加，颗粒数量普遍增加。此类别的粒子示例如图6所示，其中包括破裂的粒子（图6（a）），熔合的粒子（图6（b））和看上去是重铸的粒子（图6（c））。）。

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图5．重复使用过程中粉末尺寸和形态的变化。（a）在原始粉末（b1）中，颗粒表面相对光滑并且具有高球形度。有许多细小颗粒会聚结或粘附在较大颗粒的表面。（b）－（d）中b7，b10和b20中粉末的代表视图分别显示了颗粒表面损坏的进展和不存在细小颗粒的情况。在b30（e）中，颗粒是不规则的，具有一些主要变形和损坏。

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