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工业产品开发的一个重要部分是制造原型和初始样品，无论产品是飞机的复杂部件还是简单的螺丝杆。在生产环境中制造单个部件通常是相当小的，这通常是一个昂贵的过程。在这种成本效益计算的基础上，粉末冶金的一个特殊应用领域——增材制造在过去几年中得到了发展。
添加剂制造（AM）指的是“连接材料以从3D模型数据制作物体的过程”。欧洲杯足球竞彩1AM由不同的金属合金粉末或金属粉末逐层生成物体。制造过程的规格是根据用户的可能性和要求，以及要生产的物体的尺寸和类型制定的．
近年来，行业内已经建立了几种不同的方法，例如：
表1。添加剂制造方法1．
| 快速原型 |
快速制造 |
激光熔化 |
| 选择性激光熔化 |
选择性激光烧结 |
直接金属激光烧结 |
| 电子束融化 |
粉床融合 |
成形技术 |
| 实体自由成形制造 |
激光金属沉积 |
激光熔覆 |
| 直接能量沉积 |
直接金属沉积 |
|
大多数AM方法基于相同的过程。激光束局部熔化上部粉末层，使其固化并产生一层固体材料。逐层重复此操作，直到生成最终对象。未使用粉末的质量通过粒度分析（筛分）确定，在某些情况下，还通过元素分析确定，然后再返回制造过程。
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图1所示。激光金属沉积增材制造技术。1
质量控制过程
增材制造正在成为一种成熟的生产技术。但是，由于它仍然是新的，所需的过程步骤还没有统一定义。例如，目前还没有描述质量控制过程的全行业标准。用于AM的粉末的粒度分布是一个确定的参数。然而，粒度不应该是质量控制的唯一特征。2
增材制造正在成为一种成熟的生产技术。但是，由于它仍然是新的，所需的过程步骤还没有统一定义。例如，目前还没有描述质量控制过程的全行业标准。用于AM的粉末的粒度分布是一个确定的参数。然而，粒度不应该是质量控制的唯一特征。2
对材质属性有影响的元素
钢
有许多元素会影响钢的性能，其中碳元素在列表的顶部。根据这些合金元素（C、Si、P、S、Mn、Cr等）的类型和浓度，钢被分为不同的质量等级和应用领域。下文描述了极其重要的非金属元素及其作用。
碳[C]:含碳量影响钢的不同物理参数。这种铁合金由0.0002%至2.06%的碳组成。碳含量的增加导致熔点降低。硬度和脆性随含碳量的增加而增加。
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图2。铁碳相图。
硫[S]:如果合金中含有硫，这就增加了钢的可加工性，即材料适合采用铣削或钻孔等方法处理。含硫量越高，塑性越低。
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氮[N]:含氮量可分为不期望含量和期望含量。有一些特殊的应用允许高浓度的氮。在这些情况下，必须考虑它的化学形式。氮以其元素形式沿晶界分布，主要影响钢的延展性。与其他元素结合的氮含量通常被认为是不重要的。
氧气[O] ：氧是一种所谓的钢寄生虫，因为它使钢变脆并导致时效脆性。
氢[H]:钢中的氢会使机械稳定性下降。人们普遍担心氢脆会造成重大的经济和技术损失。这意味着质子将自己固定在金属基体上，这可能会在钢中产生裂纹。
钛
氢[H]:对钛和钢有相同的影响。氢会影响钛合金中混合相的形成。
氮[N] ：氮增加了钛的脆性。
氧气[O] ：即使是最少量的氧气也会对钛的硬度或韧性产生显著影响。说明书显示，即使氧气含量的微小差异也可能决定低质量钛（3级：0.35%）和高质量钛（1级：0.18%O）之间的差异氧气显著改变钛的物理和机械性能。氧气浓度为0.1%的钛的稳定性大约是0.3%的钛的三倍。
硫[S]/碳[C]:这些元素对钛的影响很小。
所述元素浓度的测定应在增材制造过程之前和之后进行，以保证原材料和最终产品都具有所需的质量。欧洲杯足球竞彩
分析方法
有不同的方法测量元素浓度和杂质，其中大多数需要破坏样品。这样做是为了保证分析样品的所有相关成分都被正确释放。
燃烧分析提供了许多好处。以固体形式测量样品是可能的，这意味着不需要事先处理就可以直接测量。所需的平均粒径金属粉末用于添加剂制造工艺的厚度介于5µm和150µm之间。这是由粒度分析确定的，例如通过动态图像分析。如果粉末具有正确的粒度分布，则可通过燃烧分析检查元素浓度。
H/C/N/O/S的测量不能在一次分析中进行。氮、氧和氢是一步分析，碳和硫是另一步分析。
这是由于应用了不同的方法:
O / N / H的分析
样品被放入石墨坩埚中，由于高温而熔化。因此，氮、氧和氢被释放。氧气在热坩埚表面转化为CO。坩埚中的气体由惰性载气排出。
氧化铜催化剂将CO转化为CO2它在红外细胞中被检测到。一种波长特定的红外线被用来激发二氧化碳分子。能量损失转化为动能，用于测定样品中氧的准确浓度。氢和氮的含量是在热导电池中测量的。
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图3。红外单元。
ELEMENTRAC热导电池是基于附着在薄膜上的微机械硅片，并独立于参考气体流运行。如果气体的热导率发生变化，例如氮气从样品中排出，则加热膜所需的加热容量也会发生变化。这是由测量信号指定的。该方法灵敏度高，稳健性好，能在较宽的浓度范围内保证稳定的测量结果。
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图4。导热电池。
表2。不同的热导率。
|
米
[g/mol] |
密集
(公斤/米3.］ |
热传导系数
电导率[W/kW]［１］ |
| 氢H2 |
2.02 |
0.08987 |
1.869 |
| 氦他 |
4．00 |
0.17839 |
1.567 |
| 氮2 |
28.01 |
1.2505 |
0.260 |
| 氩氩 |
39.94 |
1.7839 |
0.179 |
|
［１］儿童权利委员会化学和物理手册，1995-1996,76th版本
表3显示了钢样品同时进行氧和氮分析的典型结果。重现性明显低于1ppm，即使是非常低的浓度。
表3。测量Eltra 9100 -1001 #714A。
| 重量(毫克) |
氧气(ppm) |
氮(ppm) |
| 994.9 |
6．1 |
18.8 |
| 999.0 |
5.1 |
18．0 |
| 1000.2 |
5．7 |
17.8 |
| 997.6 |
6．3 |
18．4 |
| 1000.4 |
6．9 |
18．6 |
| 997.4 |
5.9 |
17.8 |
| 997.5 |
7.1 |
19.4 |
| 994.7 |
5．6 |
18．4 |
| 996.9 |
5．6 |
19.4 |
| 998.1 |
5．8 |
18．4 |
| 平均值 |
6．0 |
18.5 |
| 偏差/相对偏差 |
±0.6 / 10.3% |
±0.6% / 3.1% |
C / S分析
在感应炉中，样品在纯氧气氛中熔化，使硫与二氧化硫（SO）反应2)和碳与二氧化碳(CO .)的混合物发生反应2)和一氧化碳(CO)。
燃烧的气体通过粉尘过滤器和吸湿器进行净化。下一步，在红外电池中识别二氧化硫。在ELTRA的CS-800中，可以根据用户的要求适应不同灵敏度(高/低)的红外电池。两者的氧化，一氧化碳氧化为二氧化碳和二氧化硫氧化为三氧化二硫遵循硫的测量。用纤维素棉去除SO3气体;碳含量由红外电池识别，允许个人定制。埃尔特拉分析仪最多可配备四个独立的红外单元。
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图5。碳/硫分析过程。
样品在坩埚中称重，然后覆盖钨进行分析。表4显示了钢样品的典型结果。
表4。测量AR 875 #51256。
| 重量(毫克) |
碳(%) |
硫[ppm] |
| 1002.8 |
0.8627 |
100.11 |
| 1001.5 |
0.8655 |
100.60 |
| 998.9 |
0.8662 |
104.47 |
| 1000.3 |
0.8571 |
101.52 |
| 1002.3 |
0.8676 |
105.03 |
| 1000.8 |
0.8641 |
106.54 |
| 1005.5 |
0.8627 |
107.78 |
| 1001.7 |
0.8716 |
99.89 |
| 1002.0 |
0.8671 |
103.09 |
| 1001.7 |
0.8627 |
104.35 |
| 平均值 |
0.862 |
104.35 |
| 偏差/相对偏差 |
±0.0037 / 0.43% |
±02.29 / 2.21% |
结论
氢、碳、氧、硫和氮等非金属元素影响金属材料的物理性能。这些元素可能存在于用于添加剂制造的粉状原材料中，也可能在生产过程中引入。因此，详细的质量控制应始终关注原材料和最终产品的分析。燃烧分析提供了可靠和方便的解决方案，可重复测量从几ppm到百分比欧洲杯足球竞彩范围内的元素浓度。
参考文献和进一步阅读
- 增材制造技术简介，www.epma.com/am
- Berumen,美国;Bechmann f;等，激光和粉末床增材制造(AM)技术的质量控制，物理过程，5,617-622,LANE 2010
此信息已从ELTRA GmbH提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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