Şu anda, 3D baskı metal tozu malzemelerinin türleri şunları içerir paslanmaz çeli̇k tozu, kalıp çelik tozu, nikel alaşımlı toz, titanyum alaşım tozukobalt-krom alaşımı tozu, alüminyum alaşımı tozu ve bronz alaşımı tozu.
Metal tozu hazırlama yöntemleri, hazırlama sürecine göre ayrılabilir: indirgeme, elektroliz, öğütme, atomizasyon vb. Yaygın kullanımda olan en gelişmiş iki toz hazırlama prosesi argon atomizasyonu ve plazma döner elektrot yöntemleridir.
3D baskıya yönelik metal tozları için çeşitli performans göstergeleri vardır.
Saflık. Seramik kalıntılar nihai parçanın performansını önemli ölçüde azaltabilir ve bu kalıntılar genellikle yüksek erime noktasına sahiptir, bu da sinterlenmelerini zorlaştırır ve bu nedenle seramik kalıntılardan arındırılmış bir toz gerektirir. Buna ek olarak
Ayrıca, oksijen ve nitrojen içeriğinin de sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Metal 3D baskı için mevcut toz hazırlama teknikleri temel olarak tozun geniş bir spesifik yüzey alanına sahip olduğu ve kolayca oksitlendiği atomizasyona (aerosolizasyon ve döner elektrot atomizasyonu dahil) dayanmaktadır.
Havacılık ve uzay gibi özel uygulamalarda, müşteri Havacılık ve uzay gibi özel uygulamalarda, müşteri’nin bu endeks için gereksinimleri daha katıdır, örneğin yüksek sıcaklık alaşımlı toz oksijen içeriği% 0.006 ila% 0.018, titanyum alaşımlı toz oksijen içeriği% 0.007 ila% 0.013, paslanmaz çelik toz oksijen içeriği% 0.007 ila% 0.013. 0.013, paslanmaz çelik tozu oksijen içeriği %0,010 ~ %0,025 (tümü kütle fraksiyonu için). Titanyum alaşım tozları için, yüksek sıcaklıkta nitrojen, hidrojen ve titanyum TiN ve TiH2 oluşturarak titanyum alaşımının plastisitesini ve tokluğunu azaltır. Bu, titanyum alaşımının plastisitesini ve tokluğunu azaltır. Bu nedenle, toz hazırlama sırasında atmosfer sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Toz partikül boyutu dağılımı. Farklı 3D baskı makineleri ve şekillendirme işlemleri farklı toz partikül boyutu dağılımları gerektirir. Metal 3D baskıda yaygın olarak kullanılan tozların partikül boyutu aralığı 15-53 μm (ince toz), 53-105 μm (kaba toz) olup bazı durumlarda 105-150 μm'ye (kaba toz) kadar gevşetilebilir. Sarf malzemesi olarak 15 ila 53 μm toz boyutu kullanılır ve toz katman katman yenilenir; enerji kaynağı olarak elektron ışını kullanılır.
Elektron ışını, toz serme tipi yazıcı için enerji kaynağı olarak kullanılır, odak noktası biraz daha kabadır, kaba tozu eritmek için daha uygundur, ana olarak 53 ila 105 μm kaba toz kullanımı için uygundur; koaksiyel toz besleme tipi yazıcı için sarf malzemesi olarak 105 ila 150 μm toz boyutunu kullanabilir.
Toz morfolojisi. Toz şekli ve toz hazırlama yöntemi yakından ilişkilidir, genellikle metal gazdan veya erimiş sıvıdan toza, toz parçacık şekli küresel olma eğilimindedir; katı halden toza, toz parçacıkları çoğunlukla düzensiz şekildedir; ve toz hazırlamanın sulu çözelti elektroliz yöntemi ile çoğunlukla dendritiktir. Genel olarak, küresellik ne kadar yüksek olursa, toz partiküllerinin akışkanlığı o kadar iyi olur. 3D baskılı metal tozları veya daha fazla küresellik gerektirir, bu da baskı sırasında tozun yayılmasını ve beslenmesini kolaylaştırır.
aerosolizasyon yöntemi ve döner elektrot yöntemi hariç tüm yöntemlerle hazırlanan toz küresel değildir. Tozun şekli küresel değildir. Bu nedenle, aerosolisasyon yöntemi ve döner elektrot yöntemi, yüksek kaliteli 3D baskılı metal tozlarının hazırlanması için ana yöntemlerdir.
Toz akışı ve gevşek paketleme yoğunluğu. Toz akışı, baskı sırasında toz yayılımının homojenliğini ve toz besleme işleminin stabilitesini doğrudan etkiler. Toz akışkanlığı, toz şekli, partikül boyutu dağılımı ve yığın yoğunluğu ile ilgilidir. Akışkanlık, toz morfolojisi, partikül boyutu dağılımı ve yığın yoğunluğu ile ilgilidir.
Toz partikülleri ne kadar büyük olursa, partikül boyutu dağılımı ve tozun yoğunluğu da o kadar büyük olur. Toz partikülleri ne kadar büyük olursa, partikül şekli o kadar düzenli olur ve partikül boyutu bileşimindeki çok ince toz oranı o kadar küçük olur Toz partikülleri ne kadar büyük olursa, partikül şekli o kadar düzenli olur ve partikül boyutu bileşimindeki çok ince toz oranı o kadar küçük olur, hareketlilik o kadar iyi olur. Partikül Yoğunluk aynı kalır, bağıl yoğunluk artar ve toz hareketliliği artar. Parçacıklar Yüzeydeki su, gaz vb. adsorpsiyonu tozun akışkanlığını azaltacaktır. Gevşek paketleme yoğunluğu, toz numunesi belirtilen kabı doğal olarak doldurduğunda birim toz hacmidir. Tozun kütlesi. Genel olarak, toz boyutu ne kadar kaba olursa, yığın yoğunluğu o kadar yüksek olur. Toz ne kadar kaba olursa, yığın yoğunluğu o kadar yüksek olur. Gevşek
Görünür yoğunluğun nihai metal baskı ürününün yoğunluğu üzerindeki etkisi kesin değildir. Yığın yoğunluğunun nihai metal baskı ürününün yoğunluğu üzerindeki etkisine dair kesin bir kanıt yoktur, ancak yığın yoğunluğundaki bir artış tozun akışını iyileştirebilir.
Additional FAQs About Metal Powders for 3D Printing
1) What sphericity and PSD targets are recommended for LPBF vs. EBM?
- LPBF: sphericity ≥0.92–0.97, PSD 15–45 µm. EBM: sphericity ≥0.90–0.95, PSD 45–106 µm to suit larger melt pools and higher preheat temperatures.
2) How do oxygen and nitrogen contents impact part performance?
- Elevated O/N increase strength but reduce ductility and fatigue life; excessive N can form nitrides (e.g., TiN) harming toughness. Follow alloy-specific limits and verify with LECO O/N/H results on each lot.
3) What practical tests indicate good flowability for Metal Powders for 3D Printing?
- Hall flow (e.g., 12–25 s/50 g), Carney flow for coarser powders, angle of repose, and rheometry for spreadability. Pair with apparent/tap density and image-based satellite/hollow quantification.
4) How many powder reuse cycles are acceptable?
- With sieving, blending, and O/N/H monitoring, 6–10 reuse cycles are typical for steels/Ni/Ti. Stop reuse when oxygen trends upward, PSD shifts finer, or density/porosity metrics degrade.
5) What storage and handling practices preserve powder quality?
- Keep sealed under inert gas, minimize humidity and thermal cycling, ground equipment per NFPA 484, and log lot genealogy/reuse count. Sample regularly for PSD and interstitials.
2025 Industry Trends for Metal Powders for 3D Printing
- Heated build plates (200–450°C) widely adopted to broaden print windows and reduce lack-of-fusion in crack-prone alloys.
- Inline quality data on Certificates of Analysis now include CT-based hollow/satellite fraction and real-time O/N/H trends.
- Price stabilization from expanded EIGA/PA capacity; more regional atomizers shorten lead times.
- Sustainability focus: higher revert content and documented powder reuse programs without compromising mechanical properties.
- Qualification momentum: more public allowables for Ti-6Al-4V, IN718, and 316L after HIP and defined surface states.
2025 Market and Technical Snapshot
| Metric (2025) | Typical Value/Range | YoY Change | Notes/Source |
|---|---|---|---|
| AM-grade 316L/CoCr powder price | $30–$80/kg | -3–8% | Supplier quotes, distributor indices |
| AM-grade Ti-6Al-4V powder price | $120–$220/kg | -5–10% | Capacity gains (EIGA/PA) |
| AM-grade IN718 powder price | $70–$160/kg | -2–7% | Alloy/operator dependent |
| Recommended PSD (LPBF / EBM / DED) | 15–45 µm / 45–106 µm / 45–150 µm | Stable | OEM guidance |
| Typical LPBF density after HIP | 99.7–99.95% | +0.1–0.2 pp | OEM/academic datasets |
| Validated reuse cycles (with QC) | 6–10 | +1–2 | O/N/H + sieving programs |
| Sphericity (SEM/image analysis) | ≥0.92–0.97 | Slightly up | Supplier CoAs |
Indicative sources:
- ISO/ASTM AM standards (52900 series; 52907 powders; 52908 machine qualification): https://www.iso.org | https://www.astm.org
- NIST AM Bench and powder metrology: https://www.nist.gov
- ASM International Handbooks (Powder Metallurgy; Additive Manufacturing): https://www.asminternational.org
- NFPA 484 (Combustible metals safety): https://www.nfpa.org
Latest Research Cases
Case Study 1: Low-Oxygen IN718 Powder Improves LPBF Fatigue (2025)
Background: An aerospace tier-1 needed higher HCF life on thin LPBF brackets.
Solution: Switched to argon gas-atomized IN718 (O ≤0.025 wt%, sphericity ≥0.95), implemented 300°C plate heating, island scan with contour-first, HIP + standard age.
Results: Relative density 99.9%; surface-connected defect rate −55% on CT; HCF life (R=0.1) improved 2.1×; first-pass yield +8%.
Case Study 2: Ti-6Al-4V Powder Reuse Program with Inline O/N/H (2024)
Background: Medical OEM sought to reduce powder cost while maintaining ductility.
Solution: Established 8-cycle reuse with 53 µm sieve cutback, lot blending rules, and batchwise LECO O/N/H; parts HIP’d and machined to identical surface spec.
Results: Oxygen rose from 0.10→0.14 wt% over 8 cycles yet elongation remained within spec; no density drift (≥99.8% after HIP); powder spend −18% YoY.
Expert Opinions
- Prof. Tresa Pollock, Distinguished Professor of Materials, UC Santa Barbara
Key viewpoint: “Cleanliness and morphology—especially low satellite and hollow fractions—directly map to defect populations and fatigue behavior in powder-bed parts.” - Dr. John Slotwinski, Additive Manufacturing Metrology Expert (former NIST)
Key viewpoint: “Lot-to-lot PSD and interstitial control often determine qualification timelines more than marginal laser parameter changes.” - Dr. Christina Salvo, Materials Engineer, Aerospace AM Programs
Key viewpoint: “Heated-plate LPBF plus disciplined powder reuse plans deliver both quality and cost control for mission-critical alloys.”
Practical Tools and Resources
- Standards and guidance
- ISO/ASTM 52907 (Metal powders), 52908 (Machine qualification), 52910 (Design for AM)
- https://www.iso.org | https://www.astm.org
- Metrology and safety
- NIST AM Bench; powder characterization and porosity methods: https://www.nist.gov
- NFPA 484 for combustible metal powders: https://www.nfpa.org
- Technical databases and handbooks
- ASM Digital Library and Handbooks for AM materials: https://www.asminternational.org
- QC instrumentation
- PSD/shape: Malvern Mastersizer, image analysis/SEM
- Interstitials: LECO O/N/H analyzers
- Flow: Hall/Carney funnels, angle of repose, FT4 rheometer
- Defects: Industrial CT for hollow/satellite fraction
Last updated: 2025-08-26
Changelog: Added 5 targeted FAQs; included 2025 trends with data table; provided two recent case studies; compiled expert viewpoints; listed practical tools/resources focused on Metal Powders for 3D Printing KPIs
Next review date & triggers: 2026-02-01 or earlier if ISO/ASTM update powder QA standards, OEMs publish new heated-plate LPBF datasets, or NIST/ASM release updated fatigue–defect correlation data
