通過掃描電鏡（SEM）改進(jìn)增材制造加工工藝

增材制造中,，產(chǎn)品的質(zhì)量控制以及檢測產(chǎn)品表面缺陷是至關(guān)重要的。但是,，作為增材制造商,，希望能夠在不占用太多時(shí)間的情況下改善 AM 流程。  Additive Industries 是世界上第一家用于工業(yè)金屬增材制造系統(tǒng)的專用設(shè)備制造商,，面臨同樣的挑戰(zhàn) ,。 他們設(shè)法解決這個(gè)障礙,，并利用飛納臺式掃描電鏡來提高質(zhì)量控制,。

掃描電鏡（SEM）檢測表面缺陷

目前，AM 廠商使用掃描電鏡（SEM）作為產(chǎn)品的表征技術(shù),。 掃描電鏡（SEM）可以提供高分辨率圖像,，用戶可以仔細(xì)檢查 AM 工藝生產(chǎn)組件的表面質(zhì)量。掃描電鏡（SEM）的使用可以幫助揭示產(chǎn)品的表面缺陷,，這些缺陷往往影響著產(chǎn)品的機(jī)械性和耐久性,。

對于某些材料，如鈦合金,，與傳統(tǒng)的制造工藝相比,，利用 AM 制造出具有相同性能的密集部件是非常具有挑戰(zhàn)性的。而掃描電鏡（SEM）恰好是 AM 最終產(chǎn)品檢測中非常有用的表征技術(shù)。  

掃描電鏡（SEM）分析增材制造粉末

然而,，掃描電鏡（SEM）不僅幫助檢測最終產(chǎn)品,，也可以對 AM 工藝中使用的原材料進(jìn)行表征。增材制造主要是基于粉末的技術(shù),，包括燒結(jié)各種各樣的粉末,。增材制造的實(shí)質(zhì)是通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（如CAD），將某種特定的加工樣式生成一個(gè)數(shù)字化的模型文件,，然后按照模型圖用各類金屬粉末或塑料,、陶瓷和復(fù)合材料等可塑性高的物質(zhì)進(jìn)行加工。

如果我們把更多的關(guān)注放在正在使用的金屬粉末上,，將會看到許多金屬已經(jīng)用于增材制造工藝,。不銹鋼、鈷,、鎳,、鈦、鋁,、鐵和鋁銅基合金已被使用,，并且種類一直在增加。

AM 廠商對金屬粉末的許多特性都非常關(guān)注,。   尺寸（在 1 到幾百微米的范圍內(nèi)）是一個(gè)能夠確保顆粒均勻分布的非常重要的性質(zhì),，這將影響產(chǎn)品的性能和其潛在應(yīng)用。形狀 （球形顆粒是最好的）影響顆粒的填充,、流動涂覆能力,。孔隙度,，影響了材料的機(jī)械強(qiáng)度,。

在大多數(shù)情況下，需要仔細(xì)檢查粉末的上述特性,，并且需要高度均勻的分布,。

掃描電鏡（SEM）和顆粒表征

如上所述，掃描電鏡（SEM）對 AM 工藝制造的產(chǎn)品的表面進(jìn)行成像和表征,。 另外,，對于粉末材料的表征，可以使用專用軟件,，例如由 飛納電鏡開發(fā)的顆粒統(tǒng)計(jì)分析測量系統(tǒng)（ParticleMetric）,。  

圖1： ParticleMetric 軟件的屏幕截圖。左側(cè)顯示掃描電鏡（SEM）中檢測到的顆粒,。右側(cè)顯示檢測結(jié)果,，它們的性質(zhì)和生成具有顆粒屬性的圖形,。

該軟件可以自動檢測掃描電鏡樣品上存在的顆粒，并通過測量幾種最重要的物理性質(zhì),，如尺寸,，形狀，圓度,，長徑比等來準(zhǔn)確表征它們,。這些物理數(shù)值需要檢查和分析大量顆粒，因此這些自動執(zhí)行的表征過程就顯得非常重要,，可以有效提高測試者的工作效率,。

另外，掃描電鏡（SEM）可以通過使用所配備的能量色散 X 射線光譜儀（EDX）檢測粉末材料的化學(xué)特性（ 您可以在這里閱讀更多關(guān)于 EDX 的技術(shù)）,。將掃描電鏡（SEM）的 EDX 探頭應(yīng)用于 AM 工藝中,，操作員可以準(zhǔn)確檢測和量化樣品中存在的元素。

顯而易見,，掃描電鏡（SEM）可以完全覆蓋用于 AM 工藝的產(chǎn)品和材料的表征要求：使用掃描電鏡（SEM）成像檢查產(chǎn)品表面,，用專門的顆粒統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)來測量粉末材料的物理特性，使用 EDX 技術(shù)來檢測和量化它們的組成元素,。

來源：飛納電鏡