纯金属和回收金属3D打印粉末的表征与比较

来源:3D打印商情 ?? 关键词:3D打印,3D打印技术,3D打印运用, ?? 发布时间:2019-09-04

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据《3D打印商情》小编了解,作者N.E. Gorji、R.O'Connor和D. Brabazon最近在《metal powders (金属粉末)》上发表了一篇题为“XPS, XRD, and SEM characterization of the virgin and recycled metallic powders for 3D printing applications(用于3D打印的原始和再生金属粉末的XPS,XRD和SEM表征)”的论文。论文称,研究人员对选择性皇冠hg0008|免费注册熔炼用316 L不锈钢粉末的表面和微观结构进行了表征。回收后的粉体可显着降低粉体的消耗、生产成本和时间。采用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和流变学等方法,对原始粉末和未粘在印刷件上但在粉末床上回收的钢粉进行了X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和流变学分析。结果表明,在制备过程中,再生粉末表面的氧含量增加,金属氧化物扩散到粉末颗粒表面。尽管如此,这些变化并不显着,有望在几个循环中实现可回收粉体的可重复使用性。研究人员观察到回收粉末的相态没有变化。进行进一步的表征,以测量原始粉末和再生粉末的化学成分和形貌,并将它们与打印零件的力学性能联系起来。这些特性使粉末再利用在不降低最终零件的力学性能的情况下,延长了粉末的重复使用周期,并减少了制造时间和成本。
回收利用仍然是3D打印领域一个持续讨论的话题,因为大量的材料被消耗,之后由于缺陷或其他结构问题而被丢弃。显然,这个行业试图尽可能多地重复使用材料,减少制造工艺的流程,提升质量、性能和功能等。

SEM图像取自原始(左)和回收(右)粉末。

回收粉末的SEM图像(20μm和10μm变焦)表示细长颗粒,表面上的卫星、飞溅物、粘合颗粒和不规则形状的颗粒。
在这项研究中,作者使用原始原料和回收不锈钢316L进行选择性皇冠hg0008|免费注册熔化工艺。研究人员使用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和流变学分析来等手段对两种粉末的表面和微观结构进行了表征。除了检查和比较两种类型的粉末外,研究人员还考虑使用原始粉末作为添加剂,如果回收粉末需要进一步的机械强度的话。
为两者提供表征研究以确保它们是可再现的,SEM结果显示,SLM工艺后粉末略有不同,回收粉末表面上有更多卫星,污染更多。在再循环粉末中也发现了粘合的颗粒,其中有一些变形的颗粒。
“在回收粉末中观察到了几个特征,例如细长颗粒、表面卫星、飞溅物、粘合颗粒和不规则形状的颗粒。”研究人员说,“总的来说,回收粉末的形态变化微不足道。然而,XPS表征可以更好地揭示粉末表面上各种元素的存在,特别是在回收粉末上。”

对原始粉末(上)和回收粉末(下)的XPS测量。

原始粉末和回收粉末的XRD分析。
XPS测量的氧含量从27.04%增加到34.19%,吸收取决于粉末的产量。碳含量从56%减少到45.55%,这可能是由于金属氧化物在表面的支配作作所致。研究人员指出,一些对氧具有更强电负性的金属粉末可能会扩散到粉末的外表面,从而在SLM过程中吸收氧气。
“表面存在重金属,如Ge(5.22%)和Sb(2.86%),这令人惊讶,还需要进一步检查。”研究人员表示,他们建议在五个周期后将原始粉末与重复使用的粉末混合。
“SEM图像显示,更多的卫星使用回收粉末,XPS测量显示金属氧化物的表面也略微增加。研究人员总结说,氧气在表面上的增量最多,从27.04%增加到34.19%。“XRD结果表明,与原始粉末相比,回收奥氏体不锈钢的相位没有变化。再循环粉末上没有额外的铁素体BCC峰,表明SLM工艺后的污染和相变较低。 ”