華盛頓大學：鈦粉可在末床電子束熔融3D打印中重復使用30次

2021年1月8日，南極熊獲悉，在華盛頓大學的一個研究小組*近發表的一項研究中，利用X射線微型計算機斷層掃描（CT），對Ti6Al4V的粉末床熔融-電子束熔化（PBF-EB）增材制造產生的孔隙率進行了一系列30次構建周期（包括約480小時的累積構建時間）的表征。研究表明，增材制造粉末可以重復使用多達30次，而孔隙率沒有顯著增加。

在追求金屬增材制造（AM）工業化的過程中，粉末重復使用已經成為一個核心問題。此外，孔隙率對金屬部件可靠性和金屬的損傷容忍度是一個關鍵問題。然而，粉末重復使用對金屬孔隙率的貢獻受到了非常有限的關注。

孔隙來源于氣體霧化粉末的孔隙，以及由熔池不完全融合引起的孔隙。雖然隨著粉末的重復使用，孔隙大小分布略有減少，但總體平均體積孔隙率為0.10±0.02%，且隨著重復使用的增加，孔隙率沒有明顯變化。

此外，研究還發現孔徑與球形度之間存在反比關系，大孔徑構成更大的有效應力集中。而*大的孔隙密度位于等高線與熔體梁之間的過渡處，約0.5-1.0mm的表面附近的零件，*大的孔隙位于內部孵化區域。

因此，盡管顆粒逐漸變形，氧化程度增加，但在Ti6Al4V的PBF-EB增材制造中，隨著粉末的重復使用，金屬孔隙率沒有明顯的變化。雖然根據具體的應用，對粉末質量和孔隙率的具體要求有很大的不同，醫療和航空航天應用往往執行非常嚴格的規定，但事實上，關于粉末重復使用后的質量的文獻仍然不是那么多，而且總體上認為不能重熔和重復使用多次，有時顯得很教條，而不是基于已證實的事實。

隨著增材制造行業向規模化生產過渡，重復使用增材制造粉末，特別是PBF工藝所需的高球形粉末，將是降低整體零件成本的關鍵因素。

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