D打印粉末流动性测试
因您的需求、实验方案、检测样品、测试过程不同,相应的参考标准请咨询在线工程师!
文章概述:本文系统阐述增材制造用粉末的流动性测试技术要点,核心检测对象涵盖金属、陶瓷及高分子粉末体系。关键技术指标包括休止角、流出速度、压缩度等流变特性参数,通过霍尔流速计、旋转剪切仪等设备测定粉末在重力/剪切力作用下的流动行为。检测重点验证粉末在铺粉、给料过程中的稳定性,量化表征卡氏指数、均齐度等影响打印精度的关键参数,为粉末床熔融(PBF)、粘结剂喷射(BJT)等工艺提供材料适用性数据支持。
检测项目
基础流动特性:
- 休止角测定:静态休止角(θ≤35°)、动态休止角(ISO4324)
- 流速测试:霍尔流速计流出时间(50g粉末≤25s,ASTMB213)
- 压缩度计算:Carr指数(CI≤15%),豪斯纳比(HR≤1.25)
- 屈服轨迹:内聚力(fc≤200Pa),摩擦角(φ≤30°)
- 流动函数:ffc值(≥10为自由流动,ASTMD6128)
- 壁摩擦角:粉末-壁面摩擦系数(μw≤0.5)
- 流化能量:最小流化速度(Umf,GB/T31057.2)
- 气动指数:流化因子(FI≥85%)
- 振动敏感性:振实密度变化率(Δρ≤5%)
- 粒度分布匹配:D10/D50/D90跨度指数((D90-D10)/D50≤1)
- 细粉含量:<20μm占比(≤10wt%)
- 球形度系数:长径比(AR≥0.85)
- 湿度敏感性:临界相对湿度(RHc≥60%)
- 静电积聚:电荷密度(|σ|≤2μC/kg)
- 温度稳定性:玻璃化转变温度偏移(ΔTg≤5℃)
- 铺粉均匀性:层厚变异系数(CV≤3%)
- 回收粉性能:流动性衰减率(≤8%/循环)
- 粉末空隙率:表观密度/真密度比(≥40%)
- 微重力流动:空间稳定角(SSA≤40°)
- 高压压缩性:压缩模量(K≥500MPa)
- 粘结剂兼容性:粘度增长斜率(β≤0.05min⁻¹)
- 粉尘爆炸指数:Kst值(≤200bar·m/s)
- 最小点火能:MIE(≥10mJ)
- 自燃温度:SIT(≥450℃)
- 抗氧化等级:TGA增重率(≤1wt%/h)
- 酸碱腐蚀率:pH耐受范围(4-10)
- 有机溶剂溶胀:体积变化率(≤0.5%)
- 时效硬化:安息角增长率(Δθ≤2°/月)
- 结块倾向:团聚指数(AI≤5%)
- 成分偏析:元素浓度梯度(ΔC≤0.5at%)
检测范围
1.金属合金粉末:钛基(Ti6Al4V)、镍基(In718)、钴铬合金粉末,重点检测高温氧化对流动函数的影响及卫星球消除要求
2.陶瓷粉末:氧化铝、氮化硅、氧化锆粉末体系,侧重检测静电控制水平与湿度敏感性阈值
3.高分子粉末:PA12、TPU、PEKK等聚合物粉末,核心验证玻璃化转变温度与流化能量的关联性
4.复合粉末:陶瓷增强金属基(Al-SiC)、聚合物-金属混合粉末,重点检测密度差异导致的偏析指数
5.水溶性支撑粉末:PVA基可溶材料,关键测定水解速率对流动稳定性的影响
6.纳米改性粉末:纳米SiO2表面处理粉体,需量化纳米层覆盖率与摩擦系数关系
7.磁性材料粉末:钕铁硼、铁硅铝粉末,侧重磁场干扰下的流动各向异性测试
8.生物医用粉末:羟基磷灰石、β-磷酸三钙,严格监控粒径球形度与细胞毒性残留
9.难熔金属粉末:钨、钼、钽等高熔点粉末,重点验证高温环境(>800℃)流变行为
10.梯度材料粉末:成份梯度设计的复合粉末,核心检测分层流动一致性及扩散系数
检测方法
国际标准:
- ASTMB213-20金属粉末流速标准测试法
- ASTMD6393-14散装固体剪切测试标准规程
- ISO4490:2018金属粉末-霍尔流速计流速测定
- ISO3953:2021金属粉末-振实密度测定
- ISO13517:2013金属粉末-旋转剪切法测量粉末流动性
- GB/T1482-2010金属粉末流动性的测定标准漏斗法
- GB/T5162-2021金属粉末振实密度的测定
- GB/T31057.1-2018颗粒材料物理性能测试第1部分:松装密度的测量
- GB/T31057.2-2014颗粒材料物理性能测试第2部分:最小流化速度的测定
- GB/T37406-2019金属粉末粉末流动性的测定卡尔指数法
检测设备
1.智能粉末流变仪:FT4PowderRheometer型(旋转扭矩分辨率0.1mN·m,轴向力范围0.5-100N)
2.激光粒度分析仪:Mastersizer3000型(测量范围0.01-3500μm,重复性误差≤0.5%)
3.振实密度仪:BettersizeBT-1000型(振幅3mm±0.1mm,振动频率250±15次/分)
4.动态图像分析仪:QICPICPRO-20型(球形度分辨率0.001,帧率500fps)
5.旋转剪切测试仪:RST-XS型(法向应力范围0.1-15kPa,剪切速率0.0001-100mm/s)
6.霍尔流速计:HallFlowmeterF-01型(出口孔径2.5/5.0/6.0mm三规格,时间分辨率0.01s)
7.粉体综合特性仪:PT-X型(休止角测量精度±0.1°,压缩度计算误差≤1%)
8.流化特性测试仪:FPA-01型(气体流量控制精度±0.1L/min,压降分辨率1Pa)
9.高温流变分析仪:HRT-1200型(温度范围RT-1200℃,控温精度±1℃)
10.静电测试系统:EST-3型(电荷测量范围±10μC/kg,湿度控制20-80%RH)
11.粉尘爆炸测试仪:KSEP-20L型(压力测量范围0-20bar,点火延迟时间0-1000ms可调)
12.微焦点CT系统:nanoVoxel-4000型(空间分辨率0.5μm,重建层厚0.1μm)
13.三维动态粒度仪:3DPIVSizer型(瞬时粒径捕捉速度1000帧/秒)
14.真空干燥流变仪:VDR-200型(真空度≤10Pa,湿度露点-70℃)
15.原位铺粉观测系统:PowderBedScanPro型(激光线宽5μm,位移分辨率0.1μm)
北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】
报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。
检测周期:7~15工作日,可加急。
资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。
标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。
非标测试:支持定制化试验方案。
售后:报告终身可查,工程师1v1服务。