國家著手制定的增材制造高熵合金粉檢測指標(biāo)

來源：拜恩檢測

高熵合金是最近十幾年才興起的新材料,，主要是指由五種或五種以上等量或大約等量金屬形成的合金,。 高強度、高硬度,、耐腐蝕,、耐磨、耐高溫,、抗輻射以及軟磁性等等優(yōu)點,，都是高熵合金得以被市場認可的原因所在。

尤其是在高溫,、高壓,、高速等極限環(huán)境下，高熵合金制造成的金屬零部件可以維持較好的力學(xué)性能,。此外在惡劣的氣候環(huán)境,、腐蝕性溶液、強動態(tài)載荷條件下,，高熵合金的性能都表現(xiàn)極為優(yōu)異,。由此高熵合金在海洋工程、核工業(yè),、發(fā)動機工業(yè),、硬質(zhì)刀具工業(yè)都有著廣泛應(yīng)用空間。

促進高熵合金增材制造應(yīng)用
為了規(guī)范增材制造行業(yè),，國家計劃修訂了一系列的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)予以指導(dǎo),。

增材制造用高熵合金粉是增材制造高熵合金的重要原料，同時采用增材制造技術(shù)可以開展小批量,、復(fù)雜形狀的高熵合金零件的開發(fā)和制備,。采用增材制造技術(shù)制備的高熵合金零部件，其晶粒細小,、組織成分均勻,，可以有效解決傳統(tǒng)制備高熵合金材料結(jié)晶組織粗大，內(nèi)部易形成疏松和成分偏析的弊端，還可以大幅加快新品開發(fā)速度和響應(yīng)時間,，促進高熵合金在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,。

所以，國家就增材制造用高熵合金粉檢測標(biāo)準(zhǔn)也在著手制定,。

高熵合金粉的關(guān)鍵性能檢測指標(biāo)和工藝性能參數(shù)主要有化學(xué)成分,、粒度、松裝密度,、振實密度,、流動性等指標(biāo) 。增材制造工藝需要實現(xiàn)致密化成形,，不同的增材制造工藝對粉末的粒度有不同的要求,，而且粉末的化學(xué)成分、松裝密度,、振實密度,、流動性等性能指標(biāo)不僅會影響增材制造工藝過程，并且也會對最終成形坯體的顯微組織,、力學(xué)性能,、尺寸精度、表面質(zhì)量等產(chǎn)生影響,。

l 化學(xué)成分分析
目前批量化生產(chǎn)增材制造用高熵合金粉末的牌號主要有 FeCoNiCrMn,，F(xiàn)eCoNiCrMo，F(xiàn)eCoNiCrAl,，F(xiàn)eCoNiCrTi,，F(xiàn)eCoNiCr。其中這五種高熵合金化學(xué)成分中各主元素按照等原子比構(gòu)成,，然后換算成對應(yīng)的質(zhì)量百分數(shù),；雜質(zhì)元素主要包含氧、氮氣體元素以及碳,、磷,、硫等雜質(zhì)。通過調(diào)研相關(guān)單位生產(chǎn)的高熵合金粉末化學(xué)成分報告以及實際應(yīng)用需求設(shè)置恰當(dāng)合理的化學(xué)成分范圍,。其中產(chǎn)品中主元素 Fe,、Mn、Ni,、Mo,、Co、Cr,、Al,、Ti 以及雜質(zhì)元素 C、S,、P,、O、N 含量分析按供需雙方協(xié)商確定的方法進行,。

l 粒度檢測
不同工藝所制備的高熵合金粉的粒度區(qū)間有差別,，但可通過篩分進行粒度級配。參考不同高熵合金粉的用途,、粒度組成,、粒度范圍、粒度分布,，我們可以把粒度分為兩大類別,，具體如下：

第Ⅰ類要求：F適用于選區(qū)激光熔融增材制造領(lǐng)域的，選區(qū)激光熔融增材制造技術(shù)多用于制造尺寸較小,、表面光潔度要求較高的精密零件,，需要使用尺寸小于 63μm 的較細的高熵合金粉末，因為通常細小的粉末可以直接獲得精度高,、表面光潔度好的零件,，所以該領(lǐng)域粉末粒度范圍為≤63μm，粒度組成為：＞63μm 不大于 5%,，D10為 15μm～25μm,；D90 為 50μm～65μm；

第Ⅱ類要求：F適用于激光熔覆,、電子束熔化增材制造領(lǐng)域的,，該技術(shù)激光、電子束能量密度高,，可熔化粉末粒徑要大于選區(qū)激光熔融增材制造技術(shù)所需粉末,，且制造效率更高，該技術(shù)領(lǐng)域所需粉末粒度范圍為 45μm～150μm,，粒度組成為：≤45μm 不大于 5%,，＞150μm 不大于 5%，D10 為 40μm～55μm,；D90 不大于 160μm,；

l 松裝密度檢測
粉末松裝密度是粉末在規(guī)定條件下自由充滿標(biāo)準(zhǔn)容器后所測得的堆積密度，即粉末松散填裝時單位體積的質(zhì)量,，是粉末的一種工藝性能,。松裝密度是粉末多種性能的綜合體現(xiàn)，可以反映出粉末的密度,、顆粒形狀,、顆粒密度和表面狀態(tài),、粉末的粒度及粒度分布等。粉末顆粒形狀越規(guī)則,、顆粒表面越光滑,、顆粒越致密，粉末的松裝密度會越大,。通常情況,，松裝密度隨顆粒尺寸的減小、顆粒非球狀系數(shù)的增大以及表面粗糙度的增加而減小,。

松裝密度檢測要求：
Ⅰ類要求：FFeCoNiCrMn 松裝密度不小于 3.8g/cm3,，F(xiàn)eCoNiCrMo 松裝密度不小于 4.2g/cm3，F(xiàn)eCoNiCr 松裝密度不小于 4.0g/cm3,，F(xiàn)eCoNiCrAl,、FeCoNiCrTi 松裝不小于 3.2g/cm3；

Ⅱ類要求：FFeCoNiCrMn 松裝密度不小于 4.0g/cm3,，F(xiàn)eCoNiCrMo 松裝密度不小于 4.4g/cm3,，F(xiàn)eCoNiCr松裝密度不小于 4.2g/cm3，F(xiàn)eCoNiCrAl,、FeCoNiCrTi 松裝不小于 3.4g/cm3,；

l 振實密度檢測
振實密度是粉末在容器中經(jīng)過機械振動達到較理想排列狀態(tài)的粉末密度，其相對于松裝密度增大的百分數(shù)是粉末多種物理性能,，如粉末粒度及其分布,、顆粒形狀及其表面粗糙度、比表面積等的綜合體現(xiàn),。粉末振實密度越大,，說明粉末的相對流動性越好。

松裝密度檢測要求：
Ⅰ類要求：FeCoNiCrMn 振實密度不小于 4.4g/cm3,，F(xiàn)eCoNiCrMo 振實密度不小于 5.0g/cm3,，F(xiàn)eCoNiCr 振實密度不小于 4.4g/cm3，F(xiàn)eCoNiCrAl,、FeCoNiCrTi 振實不小于 3.8g/cm3,；

Ⅱ類要求：FFeCoNiCrMn 振實密度不小于 4.6g/cm3，F(xiàn)eCoNiCrMo 振實密度不小于 5.2g/cm3,，F(xiàn)eCoNiCr松裝密度不小于 4.6g/cm3,，F(xiàn)eCoNiCrAl、FeCoNiCrTi 振實不小于 4.2g/cm3,；

l 流動性檢測
流動性是指以一定量粉末流過規(guī)定孔徑的標(biāo)準(zhǔn)漏斗所需要的時間,，通常采用霍爾流速漏斗，流動性單位為 s/50g,，表征粉末流動的難易程度,，數(shù)值越小流動性越好,。粉末的粒度、濕度,、靜電以及粉末是否為球形均會影響粉末的流動特性,。無論對于鋪粉還是送粉的增材制造工藝，粉末的流動性均會影響增材制造過程和制件性能,。具體要求如下

以上就是國家計劃對增材制造用高熵合金粉要求的檢測指標(biāo)。由于此前國內(nèi)并沒有增材制造用高熵合金粉的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，而且國外也沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可供參考,。所以，此次對高熵合金粉標(biāo)準(zhǔn)制定尚屬首次,。但是,，高熵合金制造的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)在中國已經(jīng)相當(dāng)成熟穩(wěn)定，根據(jù)相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)資料,，此次制定的國家標(biāo)準(zhǔn)在指標(biāo)要求也是遠超國際市場上的產(chǎn)品質(zhì)量要求,， 所以相關(guān)企業(yè)可以參考以上指標(biāo)，對自家產(chǎn)品進行質(zhì)量把控,。