最近，英国工程技术公司Renishaw和著名加拿大等离子粉体制造商Tekna达成合作，共同开发满足激光粉末床熔融技术（LPBF）工艺的钛合金粗粉。据说，这种经过优化后的粗粉能够提高打印效率，同时还能降低材料处理风险和生产成本。这与粉体工业中通常对粉体超细化的追求刚好相反，具体是怎么回事呢？

钛合金粉末流动性测试（Renishaw/Tekna）

首先科普激光粉末床熔融技术（LPBF），即常说的选择性激光熔化（SLM），工艺过程是使用高能量激光束作为热源，按照零件的三维数字切片模型，有选择性地完全熔化铺平的金属粉末，熔池迅速冷却凝固后与上一层或周围材料形成牢固的冶金结合，如此逐层堆积，最终成型三维实体零件。其主要优势在于，成型件的致密度和力学性能通常接近甚至超过传统锻件。在钛合金应用领域，受限于材料成本高昂，基本只会用于医疗植入物，航空航天部件，高端汽车和赛车零件等少数高附加值领域。

Ti64即Ti-6Al-4V，是一种（α+β）双相钛合金，通过铝（α相稳定元素）和钒（β相稳定元素）的搭配，获得了优异的综合性能，也因此成为应用最广的钛合金。其含有约6%的铝（Al）和约4%的钒（V），其余约90%为钛（Ti），这就是其牌号名称来源。

过去，Tekna主要生产用于LPBF系统的细Ti64粉末（通常为15到45微米），除了前面提到的高成本问题，这种粉体的小颗粒尺寸也增加了易燃性和吸入风险，并且这种粉体也被归类为危险品，公司必须投资于控制、通风和储存基础设施，这些都限制了3D打印Ti64材料的应用范围。两家公司本次合作研究较粗的钛粉是否能在保持材料完整性的同时实现更快的打印，联合从生产和应用端验证可行性，其具体意义在于——较粗的粉末减少雾化和筛选成本，提高产量，并产生更少的废物。由于它们不被归类为危险材料，物流和存储得到简化，降低了合规性和运输成本。减少的粉尘形成也减少了操作人员的健康风险，有助于创造更安全、更可持续的制造环境。根据Tekna的说法，这种粉末允许更厚的堆积层——约为90微米，而传统的是30或60微米，从而在不牺牲零件强度或表面质量的情况下提高打印速度。

生产端，Tekna应用了其射频（RF）感应等离子雾化工艺，其中钛线被送入等离子炬中，熔化并转化为冷却成球形粉粒的滴状。这个连续、无消耗的工艺最大限度地减少了污染，因为没有电极或气体喷嘴接触熔融金属。所得粉末具有高球形度、均匀化学成分和良好的流动性——这些特性对于可重复的增材制造生产至关重要。应用端，Renishaw通过激光参数优化、密度测量和流动测试对粉末进行了验证，以确认其在商业LPBF系统上的性能。Renishaw的开放式架构AM系统使用户能够根据特定应用自定义层厚和曝光参数，其材料认证专业知识能确保在各种应用中的可靠性。

编译整理 YUXI