定向能量沉積(DED)也稱為(wei) 激光金屬沉積(LMD)，在沉積材料時使用激光熔化材料。這種過程中的融合工藝將DED與(yu) 粘合劑噴射和粉末床融合區分開來，特別適用於(yu) 維修工作。DED與(yu) 電弧焊或熱噴塗相比，產(chan) 生的熱應力更低，並且易於(yu) 在材料之間切換，提高了多功能性。

■在DED中，激光束在粉末沉積時熔化粉末，將其與(yu) 基材的薄表麵層熔合。這種增材製造方法的材料使用率低，非常適合航空航天等應用（來源：Freeman Technology）

對DED進行優(you) 化依賴於(yu) 選擇能夠良好加工並生產(chan) 出具有理想性能的組件和修複的粉末，其中許多粉末是專(zhuan) 門為(wei) DED開發的。瑞典呂勒奧理工大學和吉凱恩航宇（GKN Aerospace）的研究人員經過研究發現，顆粒和粉末特性與(yu) DED性能和構建質量相關(guan) 。他們(men) 比較了來自四個(ge) 不同供應商的五種Inconel 718（含铌、鉬的沉澱硬化型鎳鉻鐵合金）粉末樣品——一種GKN經常使用的粉末（粉末C），以及其他四種（粉末A、B、D和E）。

■實驗中使用的粉末用於(yu) 各種工藝，製造方法導致了不同的顆粒形態

實驗用的粉末已經在不同工藝加工中得到應用，不同的製造方法導致了不同的顆粒形態。製造方法有等離子霧化(PA)、氣體(ti) 霧化(GA)、真空惰性氣體(ti) 霧化(VIGA)和電極感應氣體(ti) 霧化(EIGA)。

實驗過程

為(wei) 了評估每種粉末的打印性能和沉積質量，研究人員將單珠和多珠沉積物打印到Inconel 718 板上。工藝參數針對粉末C進行了優(you) 化，而其他4種粉末的參數則保持相同。對提供的粉末與(yu) 沉積物重量測量確定了粉末效率，缺陷、幾何形狀和微觀結構決(jue) 定了沉積質量。

■粉末A和粉末C產(chan) 生的毛孔比其他粉末稍大，但它們(men) 產(chan) 生的毛孔數量要少得多

雖然所有4種替代粉末供應都提供了比粉末C更高的效率，但粉末E的更高可變性使其遠不理想。在珠粒質量、孔數和孔徑方麵，粉末A產(chan) 生的結果與(yu) 粉末C最接近。這裏，研究人員比較了幾種物理特性，以確定哪些特性可以將粉末A、粉末C與(yu) 其他粉末區分開來。

研究前，GKN的DED粉末規格參考了成分、製造方法、霍爾流動指數和粒度分布。然而在研究過程中，事實證明，顆粒尺寸和製造方法無法成功預測粉末A與(yu) 粉末C的性能最接近，雖然霍爾流速表明兩(liang) 者相似，但所有測試粉末都通過了GKN既定規格參數。

■與(yu) 沉積物的數據一樣，粉末顆粒的密度和孔隙數據表明粉末A和粉末C之間的相似性。兩(liang) 者的密度最接近，並且孔隙數量相似

原料粉末中的孔隙率似乎與(yu) 沉積物中的孔隙率有更好的聯係，粉末A和C是比能量(specific energy)最接近的類似物（其量化了無側(ce) 限流動行為(wei) ）。在50次振動固結後，不同粉末在填充密度上的相似性將粉末A、粉末C與(yu) 其對應物區分開來。

■粉末A和粉末C之間的動態流動特性最相似，並提供了高度的差異化

實驗結論

最終研究人員得出結論，粉末效率與(yu) 基本流動性能量相關(guan) ，沉積物孔隙頻率與(yu) 顆粒孔隙頻率相關(guan) 。雖然實驗的數據集有限，但他們(men) 認為(wei) 一小部分高度相似的粉末代表了DED用戶在評估替代供應時麵臨(lin) 的實際挑戰。

■顆粒密度數據顯示，粉末A和粉末C是選擇中最密集的顆粒，固結輕敲後的體(ti) 積密度(BD50Taps)表明兩(liang) 者也具有最高的填充效率

因此，研究人員表示以下4個(ge) 研究結果應該得到大多數金屬沉積打印用戶的重視。首先，動態測試提供了對粉末流動性行為(wei) 的更深入了解，並提供了比霍爾流動指數更強大的樣本差異。其次，流動性直接影響粉末效率等性能指標。第三，零件質量尤其是珠孔隙率，高度依賴於(yu) 粉末顆粒的密度和孔隙率。最後，顆粒形狀會(hui) 影響粉末的適用性。

對於(yu) 新金屬粉末特性，研究人員表示，任何對新金屬粉末的描述都應包括基本流動能的注釋，以及顆粒形態和顆粒密度。