[發明專利]一種預混合粉末3D打印分離檢測方法

有效

• 申請號: 201910227809.0
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN109916941B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 王呈棟;張佩強;鮑振林;馬健溥
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01N23/2251
• 分類號: G01N23/2251;G01N23/2202
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 查杰

本發明公開了一種預混合粉末3D打印分離檢測方法，在粉末收集時采用自帶離型膜的亞克力板，配合以雙面膠與無色、透明環氧樹脂膠，解決了取樣時因表面樣品褶皺干擾檢測結果的難題，通過對混合粉末層進行采樣并進行元素能譜面掃描，根據掃描獲得的能譜彩圖計算混合粉末的實際配比，據此判斷粉末是否發生分離。本發明可有效解決顏色相同、松裝密度相近、顆粒大小相似的預混合粉末3D打印分離無法檢測這一技術難題，確保了材料成分配比,其操作簡單，易于實施。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體涉及一種預混合粉末3D打印分離檢測方法。

背景技術

隨著我國能源與電力需求的不斷攀升，其重大裝備服役條件極端化已成為趨勢。功能梯度材料以其材料組分和宏觀性能在空間位置上呈連續、均勻梯度變化的特征，克服了傳統復合材料的應力集中與微裂紋缺陷，可滿足重大裝備不同部位的差異化性能需求。

激光3D打印，通過控制預混合粉末質量比以實現材料性能梯度變化，是制備功能梯度材料的重要方法。然而，由于粉末質量、顆粒直徑不同，預混合粉末在激光3D打印高速噴射下會發生分離，造成材料成分偏差，致使材料使用性能下降，無法滿足設計要求。可見，檢測與判斷混合粉末經3D打印噴嘴高速噴射后是否發生分離，是精準控制粉末質量比的前提，更是保證功能梯度材料性能的關鍵所在。

為此，國內外科技工作者對粉末分離檢測開展研究。公開號為CN105486705B的中國發明專利提供一種定量分析粉末混合物成分的方法，通過標樣粉末的X光衍射譜，得到待測粉末及各標樣粉末的得分值并建立得分圖，根據吸收系數修正的杠桿定律公式獲得粉末質量百分比，該方法中的粉末的質量百分比計算過程過于繁瑣，技術人員需要有較強的數學功底，無法直接用于判斷粉末是否發生分離。

目前，對于顏色相同、松裝密度相近、顆粒大小相似的3D打印預混合粉末的精準檢測還未能實現。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種預混合粉末3D打印分離檢測方法，解決顏色相同、松裝密度相近、顆粒大小相似的預混合粉末3D打印分離無法檢測這一難題，操作簡單，易于實施。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種預混合粉末3D打印分離檢測方法，包括以下步驟：

步驟一、將粉末a與粉末b按照預定比例k均勻混合，獲得混合粉末，將混合粉末裝入3D打印機的送粉料斗；其中，預定比例k大于0；

步驟二、在3D打印機的工作臺上固定亞克力板，所述亞克力板的上表面自帶離型膜，在所述離型膜上依次設置雙面膠層和液態環氧樹脂膠層；

步驟三、打開所述送粉料斗，保持激光束關閉，3D打印激光噴頭朝所述亞克力板噴射粉末并移動，獲得覆蓋混合粉末層的亞克力板，之后靜置冷卻直至所述液態環氧樹脂膠固化；

步驟四、用裁剪機將所述亞克力板上的離型膜劃出1cm*1cm的樣品區域，用刀尖將所述樣品區域的離型膜從亞克力板上均勻揭開并撕下，獲得具有平整的混合粉末層的樣品；

步驟五、將所述樣品粘貼在掃描電子顯微鏡樣品基板上，噴金后，使用掃描電子顯微鏡對樣品表面進行元素能譜面掃描，獲取能譜彩圖；

步驟六、分析測試能譜彩圖，利用圖形測量軟件統計與計算能譜彩圖中粉末a和粉末b的平均直徑，并計算獲得粉末a和粉末b的實際配比η：

其中，ρ_a為粉末a的松裝密度，ρ_b為粉末b的松裝密度，分別代表能譜彩圖上各直徑范圍的粉末a的平均直徑；M1、M2……Mn分別代表各直徑范圍內粉末a的顆粒個數，分別代表能譜彩圖上各直徑范圍的粉末b的平均直徑，N1、N2……Nn分別代表各直徑范圍內粉末b顆粒個數，η為混合粉末實際配比；