適合SLM技術的金屬粉末比較廣泛。如果自行設計適合SLM成形的材料成分并制備粉末,其造價比較高,不經濟。因此,目前用于SLM技術研究的粉末主要來源于商用粉末。可以研究它們的成型性,從而提出該技術選用粉末的標準。
用于SLM成型的粉末可以分為混合粉末、
預合金粉末、單質金屬粉末3類。
(1)混合粉末。
混合粉末由一定成分的粉末經混合均勻而成。設計混合粉末時要考慮激光光斑大小對粉末顆粒粒度的要求。Kruth J.P.等人研制了鐵基混合粉(包含Fe,Ni,Cu,Fe,P)。因激光光斑為600 u 111,所以要求混合粉中顆粒的*大尺寸不能超過該光斑直徑。應用這種混合粉的SLM成形件不能滿足100%致密度要求,因此其機械性能還有待進一步提高。魯中良等研制了Fe-Ni-C混合粉末,其組成成分為:ω(Fe)=91.5%、ω(Ni)=8.0%、ω(C)=O.5%。Fe、Ni粉末為-300目,C粉為-200目。應用該混合粉末的SLM成型件致密度較低,存在大量的孔隙。對混合粉的SLM成型研究表明,混合粉的成型件致密度有待提高,其機械性能受致密度、成分均勻度的影響。
根據預合金主要成分的不同,預合金粉末可以分為鐵基、鎳基、鈦基、鈷基、鋁基、銅基、鎢基等。
鐵基合金粉末包括工具鋼M2、工具鋼H13、不銹鋼316L(1.4404)、Inox 904L、314s—HC、鐵合金(Fe-15Cr-1.5B),其SLM成型結果表明:低碳鋼比高碳鋼的成型性好,成型件的相對致密度仍不能完全達到100%。
鎳基合金粉末包括Ni625、NiTi合金、Waspaloy合金、鎳基預合金(ω(Ni)=83.6%、ω(Cr)=9.4%、ω(B)=1.8%、ω(S i)=2.8%、ω(Fe)=2.0%、ω(C)=0.4%),其成型結果表明:成型件的相對致密度可達99.7%。
鈦合金粉末主要有TiAl6V4合金,其SLM成型結果表明:成型件相對致密度可達95%。鈷合金粉末主要有鈷鉻合金,其SLM成型結果表明:成型件相對致密度可達96%。
鋁合金粉末主要有A16061合金,其SLM成型結果表明:成型件的相對致密度可達91%。銅合金粉末包括Cu/Sn合金、銅基合金(84.5Cu-8Sn-6.5P一1Ni)、
預合金Cu-P,其SLM成型結果表明:成型件的相對致密度可達95%。
鎢合金粉末主要有鎢銅合金,其SLM成型結果表明:成型件的相對致密度仍然達不到100%。
(3)單質金屬粉末。單質金屬粉末主要有鈦粉,其SLM成型結果表明:鈦粉的成型性較好,成型件的相對致密度可達98%。
綜上所述,SLM技術所用粉末主要為單質金屬粉末和預合金粉末。單質金屬粉末和預合金粉末的成型件的成分分布、綜合機械性能較好。所以成型工藝研究主要針對預合金、單質金屬粉末的工藝優化,以提高成型件的致密度。