Element开创高精度粉末分析方法，为金属粉末在增材领域应用“保驾护航”

导读：优质粉末打造优质零件，这是一个再简单不过的逻辑。在3D 打印工业化进程中，粉末原料的表征分析是不可或缺的一部分。

2023年10月5日，南极熊获悉，增材制造金属粉末质量检测公司Element MaterialsTechnology近日介绍了其专业的粉末表征方法。Giles Mertens担任该公司化学和粉末测试部门经理。虽然目前他们的主要重点是金属矿石，但Mertens已经意识到了聚合物行业是一个巨大的市场。他表示：“我们的目标是将我们的检测业务能力扩展到聚合物行业。”

Element 公司在细致的 QA、质量保证以及粉末和最终产品的检测方面有着丰富的经验。Mertens阐明了他们的运作方式，声称他们的服务范围覆盖从研发工作到新合金、新型合金粉末打印的各个方面。Element公司目标简单但复杂：确定需要进行哪些测试并随后提供结果。

关于新金属粉末的程序，Mertens 表示 Element公司的内控标准超出了国际标准规定的 100 PPM（百万分之一），并深入研究了亚 PPM 级别的检测水平。这不仅仅是学术练习。通过这样做，他们可以精准确定特定元素，为客户提供无与伦比的检测精度。

Mertens表示Element公司不仅聚焦于粉末的化学分，还进行粉末表征，包括流动性、密度、粒度分布等各项性能，这些检测通常是处理新批次粉末时第一步要做的事情。

△增材制造粉末表征。照片来自 Element Materials Technology。

3D 打印中的金属粉末趋势

Element 拥有大量合作伙伴，表明与许多知名电力生产商有合作伙伴关系。关于粉末生产方法，特别是哪种球形金属粉末生产技术的粉末质量最好，Mertens没有做出任何明确的断言。他指出，解释各不相同，最终取决于粉末生产商。气体等离子体雾化是一种常见的金属粉末生产方法，它的基本原理是利用高速惰性气体射流雾化熔融金属，从而形成微细粉末颗粒。

Mertens随后谈到了金属粉末领域的新兴趋势。像Ti64这样的传统合金仍然占据主导地位，但人们对新型合金的兴趣激增。典型的例子是GRCop-42，这是一种掺有铌和铬的铜合金，它的潜在应用是在高温发电机方面。

Mertens 在众多的旧合金种类中肯定了 Inconel 718 合金的巨大潜力。这种高温合金最初仅限于研发领域，现在在现实应用中广为人知。然而，它的应用之途并非一帆风顺。Mertens评论道：“Inconel 718合金在打印时表现出了困难，挑战在于材料配方和加工参数之间的微妙变化。以铋元素（一种重金属元素）为例，即使很微量的水平也会影响到最终的打印过程。”

由于Element Materials Technology主要负责测试粉末和成品，因此实际打印参数的细节仍然由供应商掌握。

△Element Materials Technology 亨廷顿海滩大楼。 照片来自Element Materials Technology。

Element Materials Technology 在增材制造领域的愿景

Element 公司目前有几个卓越中心，这些中心位于英格兰和加利福尼亚州亨廷顿海滩，专为增材制造 (AM) 行业的专业知识而设计。这些卓越中心的主要工作是对金属合金进行检测，未来将扩大检测范围，将聚合物和陶瓷也包括在内。

Mertens证实它们在陶瓷的检测领域已取得重大进展，但聚合物的在化学实验室中驾车呢标准仍有很大的不确定性，这表明在这一领域进行重大投资的可能性。随着Element公司不断探索增材用陶瓷粉末的检测工艺，它们也已做好充分准备为相关客户供应商提供服务。

材料科学的创新

Mertens 表示，他们已经获得了一种新的电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-OES)，主要是为了应对一项令人兴奋的发展：“甚至还没有名字”的新合金的出现。这些合金有的含有 50 多种元素，其中包括铼和钪等稀有元素，目前正在测试其潜在应用。新合金粉末的研发让打印产品变得更加轻量化，有助于打造一个更加可持续发展的社会。这是由计算合金发现等领域推动的，它极大地加快了新合金的开发进程。

随着吉凯恩航空航天公司（GKN Aerospace）最近宣布向安特卫普实验室提供批准，Element Materials Technology 巩固了其在航空航天领域的地位。Mertens解释道：“我们被允许对GKN的金属粉末产品进行化学分析和物理边界测试，这表明我们已经与其”建立了更深入的合作关系。”