金屬3D 打印粉體顆粒：球形度檢測技術(shù)研究

金屬3D打印現(xiàn)在如火如荼,，粉末材料的性能要求也越來越明確,、細(xì)分,。下面是一篇南極熊覺得比較有價值的金屬3D 打印粉體顆粒球形度檢測技術(shù)研究方案,，以饗讀者,。

3D打印技術(shù)對粉體的流動性要求很高，球形度的大小直接影響了顆粒的流動性和堆積性能,。目前球形度的檢測主要靠掃描電鏡圖,，此方法的缺點是檢測不能量化。因此量化顆粒的球形度檢測方法很有必要,。

1.  原理
1.1  定義
顆粒球形度定義為顆粒的周長等效直徑與顆粒面積等效直徑之比,，此定義為二維描述。

1.2  掃描電鏡測試粉末顆粒形貌
掃描電鏡測試原理為從電子槍陰極發(fā)出的直徑 20μm～30μm的電子束,，受到陰陽極之間加速電壓的作用,，射向鏡筒，經(jīng)過聚光鏡及物鏡的會聚作用,，縮小成直徑約幾毫微米的電子探針,。在物鏡上部的掃描線圈的作用下，電子探針在樣品表面作光柵狀掃描并且激發(fā)出多種電子信號,。這些電子信號被相應(yīng)的檢測器檢測,，經(jīng)過放大、轉(zhuǎn)換,，變成電壓信號,，最后被送到顯像管的柵極上并且調(diào)制顯像管的亮度。顯像管中的電子束在熒光屏上也作光柵狀掃描,，并且這種掃描運動與樣品表面的電子束的掃描運動嚴(yán)格同步,，這樣即獲得襯度與所接收信號強(qiáng)度相對應(yīng)的掃描電子像，這種圖象反映了樣品表面的形貌特征,。通過此種方法可以獲得放大倍數(shù)不等,、不同位置粉末表面形貌特征,。

1.3 IPP軟件
IPP軟件全稱為 Image-Pro Plus，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué),、醫(yī)療,、藥學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域。其計數(shù)和測量功能強(qiáng)大,，可快速分割SEM圖像中明暗區(qū)域,、獲取測量結(jié)果，并基于測量結(jié)果自動分類和統(tǒng)計,；提高了工作效率。利用該技術(shù)可實現(xiàn)SEM圖中顆�,？焖賱澐�,、剔除拍攝不完整顆粒，對完整顆粒的周長和面積進(jìn)行當(dāng)量直徑計算,，根據(jù)公式快速得出顆粒球形度數(shù)值,。

2.  測量方法與數(shù)據(jù)分析
2.1  測量方法
根據(jù)公式，只要測的顆粒群中完整顆粒的周長和對應(yīng)顆粒的面積,，就可計算其球形度,，進(jìn)一步，可計算整張 SEM圖中顆粒球形度,。 圖1給出了一組 SEM圖,，分別為兩個不同位置，同等放大倍數(shù)圖片,。從圖中直觀看圖 1-a球形度較圖1-b差,，但無法量化。

導(dǎo)入IPP軟件,，進(jìn)行分割,，分割后顆粒如圖 2：

根據(jù)軟件計算功能，計算顆粒周長等效直徑與顆粒面積等效直徑比值,。圖 3-a表明SEM圖a球形度分散但更多球形顆粒,，平均球形度系數(shù)較接近1；圖3-b 表明SEM圖 b球形度分散度較小,，兩圖用量化指標(biāo)對比圖  a球形度高于圖 b,。

本文在理論上引用了原有二維球形度概念，運用掃描電鏡圖片和 IPP軟件結(jié)合的方式,，表征顆粒球形度,，解決了顆粒球形度難以量化問題，具有推廣價值,。

作者：李愛紅,，湯鑫,，王力強(qiáng)  （廣州納聯(lián)材料科技有限公司）