粉末
關注創建者：Hubert.Wang 創建時間：2016-12-02
粉末的視頻教程
基于MSC.marc的粉末冷壓縮與熱等靜壓成形
基于MSC.marc的粉末等靜壓有限元模擬 粉末冶金是使用金屬粉末，或金屬粉末與非金屬粉末的混合物作為原料，經過壓制成形和燒結，制造各種類型產品的工藝過程。 粉末壓制工藝過程通常會采用MSC.Marc軟件進行分析，采用粉末體本構方程----Shima-Oyane屈服函數----分析粉末金屬流動規律和相對密度分布規律。
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基于離散單元法的灌注過程分析-DEM-3D
本視頻錄制了灌注過程中粉末狀材料和漏斗相互作用過程的三維仿真建模步驟。本教程最大的亮點在于采用Discrete Element Method (離散單元法）對粉末狀材料進行了模擬。采用傳統的Lagrangian網格對漏斗和地面進行建模。二者之間通過關鍵字*DE_TO_SURFACE_COUPLING 進行計算數據的交換，從而實現粉末材料和結構體的相互作用。
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粉末的實例教程
近年來，隨著設備制造商推動傳統金屬粉末生產商提供專為航空航天、國防和生物醫學領域應用而設計的特種粉末，使得高端材料增材制造的成本持續增加。基于此，粉末的可回收性和循環使用就變得更加重要。在本篇文章中，3D打印技術參考將具體闡述在金屬增材制造過程中，粉末回收與循環使用存在的一些挑戰，尤其是提高粉末重復使用性的方法。本期文章歸屬于《粉末循環使用與3D打印質量專題二》。
了解粉末降解行為的差異性
在一個或多個打印周期后，不同類型的粉末會出表現出不同的性能變化。Inconel 718在循環使用過程中具有較好的化學穩定性，但在評估可重復使用性時會受到形態和流動性的物理特性限制。這些材料在較高溫度下熔化時，熔體周圍的材料變形并燒結在一起，這會使粉末顆粒變大并且不可用。而鈦合金粉末則更容易吸收氧，粉末較高的氧含量會導致打印失敗，因此，必須時刻關注粉末的氧化情況，其使用次數也會受到很大限制。
了解不同類型粉末的降解行為對于制定至今尚沒有的粉末再循環性標準是重要的。
金屬粉末多次循環使用后的降解情況
在一項高溫材料可回收性研究中，研究人員通過對多次SLM打印循環的粉末進行分析，以了解對粉末和零件性能的影響。在多次打印過程中，附著在較大粉末顆粒上的衛星粉開始分離，形成較小的單個顆粒。同時，粉末顆粒開始熔合在一起形成團聚體，其中的顆粒破碎成不完整的細顆粒。所有這些都影響了粉體的流動性和堆積密度，使粉體粒度分布變寬并且粉末的氧含量增加。然而，在使用相同批次的粉末連續13次循環之后，粉末仍符合成分規范，滿足可重復使用的要求（研究詳情已上傳）。
兩種方法提高粉末的可重復使用性
提高金屬粉末的可重復使用性，需要確定合格的技術來修復不合格的粉末并使其可重復使用。
展開 粉末冶金制造技術借助節能節材、綠色環保和效率高、精度高等優勢，被業界公認為是一種綠色、可持續的制造工藝技術。近年來，隨著信息技術與制造業的進一步深度融合，各種前沿的3D打印技術也正在煥發活力，并獲得蓬勃發展。
1、粉末冶金工藝的關鍵特點
粉末冶金技術集制粉、成形、燒結等多重工藝于一身，具有低成本、高效率、少（無）污染等顯著特點。同時其作為增材制造（3D打印）的重要成型工藝，是中國制造2025的重要一環。
根據配方不同，粉末冶金零件的抗拉強度在170~1200MPa之間，相比傳統零件制造工藝，具有如下特點：
·某些特殊性能材料的唯一制造方法（目前有很多復合材料產品性能優異, 只能通過粉末冶金才能加工出來）；
·加工工藝流程短而簡單，易于控制（機械加工十幾道工序才能完成的產品在粉末金屬工藝中，有時候幾道工序就能實現）；
·零件接近最終尺寸，表面光潔的，減少后續加工成本；
·節約能源，原料利用率高, 加工效率高（相對傳統機加工切削工藝，粉末冶金節能60%，材料利用率高達95%）；
·制品強度較低；流動性較差，形狀受限制；
·壓制成形的壓強較高，制品尺寸較小；
·壓模成本較高。
為推進粉末冶金技術更廣泛的應用和發展，目前粉末注射成形（Powder Injection Molding，PIM）、3D打印技術等快速成形技術斬嶄露頭角，使得粉末冶金不斷朝著高致密化成、高性能化、集成化和低成本的方向持續升級。
2、粉末注射成形再創新
PIM是一種制造高質量精密零件的近凈成形技術，具有常規粉末冶金和機加工方法無法比擬的優勢。從客戶角度上看，產品的加工能力與成本效益會成為選擇PIM的主要原因。
展開 早期變形高溫合金的強度提高主要是通過合金化來實現，但隨著使用溫度和合金強度要求的不斷提高，其合金化程度也越來越高，以至于鑄錠的合金元素偏析嚴重，熱工藝塑性惡化，使常規鑄鍛工藝制造渦輪盤時變形加工變得非常困難，粉末冶金高溫合金的應用是解決這一問題的有效途徑[5~9]。20世紀60年代初，氣霧化粉末制備技術開始興起，1965年發展了高純高溫合金粉末制備技術[10,11]，隨后制備出粉末高溫合金渦輪盤[12]，并于20 世紀70 年代首先應用于軍用飛機發動機上。粉末高溫合金的優勢在于，霧化制粉過程中微米級直徑的合金液滴快速凝固形成粉末顆粒，粉末組織均勻、晶粒細小，多為細樹枝晶或胞晶。從Ar 氣霧化高溫合金粉末[13]和普通鑄造鎳基高溫合金[14]的顯微組織中可知，粉末的枝晶間距較傳統鑄造高溫合金小1 個數量級以上，其成分偏析也被限制在球形粉末顆粒內細小的枝晶尺度范圍內，從而達到均質化的目的。
采用粉末高溫合金可顯著提高力學性能和熱工藝性能。近幾十年，隨著合金和制備技術的快速發展，粉末高溫合金已成為目前高性能航空發動機渦輪盤的首選材料。
1 粉末高溫合金的發展
1.1 歐美和我國粉末高溫合金的發展
歐美發達國家和我國在先進航空發動機中廣泛采用粉末高溫合金渦輪盤，先后研制出四代粉末高溫合金(圖1)，在軍、民用航空發動機中得到了應用。典型的粉末高溫合金成分如表1[5,15,16]所示。
展開 粉末注射成型（PIM）為傳統射出成型的重要衍生制程，其提供另一種解決方案，用以生產由金屬或陶瓷材料所制成的高精度產品。金屬粉末注射成型制程被廣泛應用于消費性電子與信息工業領域，而陶瓷粉末注射成型制程則主要用于汽機車與醫療產業。粉末注射成型與傳統射出成型的主要差異在于備料（feedstock）。在粉末注射成型中，粒狀備料是由金屬或陶瓷粉末和高分子黏著劑兩種材料混合而成，其粉末體積通常為40%-60%。金屬或陶瓷粉末是形成最終產品的主要原料，但一般很難被加工，因此藉由黏著劑如塑料或蠟以降低粉末的黏度，以利將粉末注入模穴中。
粉末注射成型制程包含四項基本步驟：(1) 制備含有所需粉末的備料；(2) 備料經射出成型成為生胚；(3) 脫脂以移除生胚中的黏著劑；(4) 燒結剩余的粉末結構以得到最終產品。一般而言，燒結后發現的塑件缺陷多在射出成型過程中就已形成，例如：蠟痕、頂針痕、分模線等，這些缺陷并不能在脫脂或燒結過程中減少或消除。在金屬粉末注射成型工業中，黑線（black line）是由于粉末－黏著劑的相分離現象而在塑件表面產生的缺陷，常發生于高速與高壓的射出成型制程中，此相分離現象會影響生胚的質量，對于燒結過程中的翹曲與機械性質都非常重要。因此，如何預測模具充填時的粉末濃度是必須重視的課題。
Moldex3D 粉末注射成型模塊功能導覽
Moldex3D粉末注射成型模塊（PIM）能仿真三維粉末注射成型制程，包含金屬與陶瓷兩種粉末。粉末注射成型充填的一般概念多數承襲于傳統射出成型制程模型，這兩者的主要差別在于射入模穴的材料復雜程度。Moldex3D粉末注射成型模塊能提供充填階段時的粉末濃度分析結果，以觀察粉末－黏著劑的相分離現象。
注意：Moldex3D粉末注射成型模塊支持solid與eDesign網格模型。
1.
展開 任何制造業都有一定安全風險，金屬3D打印用粉末更是如此。在當前金屬3D打印使用過程中，球形粉末從打印前灌裝、篩分到打印后回收、存儲各環節尚未形成完全的防粉末泄露的閉環，灑落出來的粉末不僅成本浪費而且有嚴重的燃爆風險，尤其是鋁粉、鎂粉和鈦粉等活潑金屬，在空氣中少量存在即可導致易燃易爆的風險，長期以來像是一把懸在3D打印產業人員頭頂上的達摩克利斯之劍。
金屬3D打印粉末全流程處理系統
針對這個行業痛點以及滿足國際適航認證的產業需求，倍豐科技在國際上首創了“金屬3D打印粉末全流程處理系統“，由粉末灌裝、篩分、回收、清粉、除濕、存儲六個操作單元組成，
具體工作流程包括
第一步：將各類包裝的粉末放置在粉末填裝設備倉內中，關閉倉門后，用惰性氣體置換出倉內和儲粉罐中的空氣，當氧含量下降到設定值后，通過手套操作將粉末灌裝到儲粉罐中。
第二步：將儲粉罐移到粉末篩分設備上方，在惰性氣體保護環境下振動篩分粉末到可以打印的目標粒徑，再落入下方儲粉罐中。
第三步：將儲粉罐與打印機連接供粉打印。
第四步：打印完成后，通過粉末回收設備在惰性氣體保護環境下將倉內粉末回收，再落入儲粉罐中。
第五步：復雜產品內部殘留粉末可通過殘粉清理設備在惰性氣體保護環境下完全清理干凈，并通過小儲粉罐回收。
第六步：將儲粉罐和粉末真空干燥設備連接，先抽罐內殘留濕氣和空氣，再注入惰性氣體保護罐內粉末，粉末可以長期安全防爆存儲。
這套可實現粉末在全3D打印過程中于全封閉環境下進行安全、高效、無污染周轉，可完全避免粉末泄露在空氣中而產生的燃爆、人員吸入等安全風險，同時避免了粉末材料浪費問題。每個單元可以任意組合，適用于當前所有類型金屬3D打印機，可真正實現“金屬3D打印使制造業更先進、更高效，倍豐科技粉末處理系統使3D打印更安全、更美好”的行業愿景。
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我們使用君華為單向帶專門推出的PEEK超細粉末與助劑配制成穩定漿料，通過機械震動展紗使碳纖維束均勻展開，再經浸膠、烘干、預熔、平板定型等多道工序精密成型。
大象隊：這類結構一類可以通過3D打印實現，但成本相對較高；另一類則可以通過金屬粉末成形、拼接加特殊熱處理等工藝完成，成本可能低于直接3D打印。可以根據成本和加工條件選擇更合適的實現方式。
適創工程師：回到模具結構本身，你們在結構細節上還做了哪些重點優化？
大象隊：在模具結構部分，我們重點強化的是長期量產中的穩定性和可維護性。
在實際應用中，最強大的防護體系往往是“組合拳”，例如：脫脂 → 酸洗 → 無鉻鈍化 → 陰極電泳 → 粉末噴涂。這個組合可以提供長達數千小時的鹽霧防護能力，足以應對絕大多數惡劣環境。
分為粉末、氟碳、聚丙烯和環氧幾種，應用于建筑外墻和汽車部件。
三、微量元素對鹽霧性能的直接影響
各微量元素對鋁合金鹽霧耐蝕性的影響具有雙重性，如下表所示:
四、微量元素與表面處理工藝的交互作用
五、基于合金系列的工藝選擇參考
實用建議如下：
? 嚴格控制有害元素含量（特別是Fe、Cu）。
選擇建議：
對于ADC12，建議優先考慮粉末噴涂、電泳涂裝、化學鍍等技術；對于外觀要求較高的場合，可考慮特殊陽極氧化工藝，但成本較高。對于AL6063，陽極氧化是首選技術，能獲得優異的裝飾和防護效果；其次可選擇電泳涂裝、粉末噴涂等技術。
2026寧波國際電機與磁性材料產業應用展覽會|開幕倒計時7天！
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2021個月前
本次博覽會將集中展示金屬制造/加工、金屬材料/新材料、粉末冶金、連接器、線纜線束及加工設備、電機、磁性材料、工業部件/基礎件、軸承、壓鑄與鑄造及相關技術產品和設備。寧波市磁性材料商會誠邀各位蒞臨參觀。
寧波市磁性材料商會誠邀各位蒞臨參觀。
FLOW-3D AM 軟件基于離散元方法（DEM）和計算流體動力學（CFD）為各種增材制造過程提供建模平臺，包括激光粉末床熔融（LPBF）、定向能量沉積（DED）、黏結劑噴射（BJ）以及金屬熔融沉積建模（FDM）等。
FLOW-3D AM 的自由液面跟蹤算法和多物理場建模功能可高精度模擬鋪粉、熔池動力學、孔隙形成、滲透和擴散，分析和優化工藝參數。
生坯加工（燒結前）
在這種狀態下，陶瓷粉末被壓制成類似粉筆的稠度。它很軟，容易加工成復雜的幾何形狀。然而，隨后的燒制（燒結）過程會導致收縮——通常高達 20%。準確計算這種收縮率是像一鑫精密這樣經驗豐富的制造商的“秘訣”。
2. 硬加工（燒結后）
加工完全燒結的陶瓷是真正的陶瓷CNC加工。它緩慢、昂貴，并且需要金剛石研磨。
5.4 材料與工藝替代
常見有效策略包括：
在滿足熱設計的情況下，用鋁替代銅
用鋁替代鋼，實現輕量化
用工程塑料替代非承力金屬件
大批量時，用壓鑄或粉末冶金替代CNC
6.
為什么使用粉末注射成型(PIM)模擬?
粉末注射成型(PIM)技術起源于1973年，利用金屬或陶瓷粉末加上一定量的黏著劑(binder) 共同組成置備料(feedstock)。 粉末注射成型置備料可以透過射出、脫脂與燒結等程序后，可以做出各種產品。粉末注射成型透過單一的加工制程直接做出復雜形狀的產品，適合大量制造，已經廣泛使用于各種產業。
