本发明涉及增材制造材料技术领域，特别是涉及一种增材制造金属粉末空心粉率的评定方法。
背景技术：
增材制造是以三维模型为蓝本，通过打印设备逐层熔化堆积，最终制造出实体产品的高新技术。增材制造的原材料为球形金属粉末，金属粉末即指尺寸小于1mm的金属颗粒群，包括单一的金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的难熔化合物粉末。目前，针对增材制造用金属粉末的制备方法主要有雾化法、旋转电极法、球化法等，而现有技术制成的粉末总是不可避免的存在气孔缺陷，即空心粉。增材制造成形件中的气孔缺陷主要来源就是空心粉，从而使得增材制造零件抗拉强度、屈服强度、尤其是疲劳寿命下降。
空心粉的占比和尺寸直接影响到成品件的使用性能和寿命，通过制粉工艺的优化可以控制空心粉率，因此，要对空心粉进行控制，有正确合理的方法及标准对空心粉率作出有效判定是必要的。现有的扫描电镜观察法只能检测表面的开口型空心粉，金相观察法耗时、耗力，以上两种方法要取得具有代表性的评定结果必须重复多次检验，耗时大且存在较大误差，结果不够准确。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种增材制造金属粉末空心粉率的评定方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种增材制造金属粉末空心粉率的评定方法，包括以下步骤：
s1、样品制备；
选用圆柱桶状低密材料封装体，然后将圆柱桶内部装满金属粉末固定到一定要求的玻璃棒上，保持封装体与玻璃棒之间的稳定和不相对晃动即可；
s2、样品ct扫描；
将固定好的样品放到nanoct设备中进行三维扫描，通过调整ct的物距和焦距，使粉末的放大倍率应不小于200倍，在设定管电压时应保证金属粉末完全被穿透；
s3、数据处理；
通过特定的分析软件对粉末进行分析，可以将聚集的粉末进行单独分割，然后对粉末进行孔隙度分析，获取所有单独颗粒的孔隙度状况后即可获得金属粉末空心粉率。
进一步的，所述s2中样品扫描的曝光时间应较长，单张投影图曝光时间不低于1000ms。
进一步的，所述s2中样品在设备中旋转一圈的拍摄张数应不小于2000张。
进一步的，所述s3中通过nanoct扫描的数据进行三维重构，获得粉末的三维模型。
进一步的，所述s3用vgstudiomax3.3软件对模型进行分析，将数据模型切割为一定规则体积进行局部分析。
与现有技术相比，本发明增材制造金属粉末空心粉率的评定方法的有益效果是：通过纳米焦点射线源对粉末进行扫描，获取粉末的三维模型，对三维模型进行统计分析，获取整个模型中的空心粉末占比。
附图说明
图1是nanoct扫描数据切片效果图。
图2是nanoct扫描数据切片局部放大图。
图3是数据分割为500*500*500的体积进行局部统计分析图。
图4是粉末颗粒分割开的三维体积形貌图。
图5是粉末颗粒孔隙率统计分析结果图。
具体实施方式
一种增材制造金属粉末空心粉率的评定方法，包括以下步骤：
s1、样品制备
一般常见金属粉末颗粒的直径范围为10μm-200μm，基于ct扫描的数据结果空间分辨率要高于10μm才可以看到最小的粉末颗粒，所以在对金属粉末空心率分析上应有更高的空间分辨能力，因此对于样品的固定及固定的材料都有一定要求；选用圆柱桶状低密材料封装体，然后将圆柱桶内部装满金属粉末固定到一定要求的玻璃棒上，保持封装体与玻璃棒之间的稳定和不相对晃动即可。
s2、样品ct扫描
将固定好的样品放到nanoct设备中进行三维扫描，通过调整ct的物距和焦距，使粉末的放大倍率应不小于200倍，对于一定参数的要求为：在设定管电压时应保证金属粉末完全被穿透；样品扫描的曝光时间应较长，单张投影图曝光时间不低于1000ms；样品在设备中旋转一圈的拍摄张数应不小于2000张。
s3、数据处理
通过nanoct扫描的数据进行三维重构，获得粉末的三维模型。用vgstudiomax3.3软件对模型进行分析，将数据模型切割为一定规则体积进行局部分析，如500*500*500(像素点数量)。通过软件特定的分析模块将该粉末体积内的颗粒单独分割开，使其形成很多的单独不相连的粉末颗粒，然后再使用特定的分析模块对所有颗粒进行孔隙率分析，获取当前体积内封闭孔隙情况的统计表格，在表格中可以获得粉末颗粒总的数量、每个粉末颗粒的孔隙率等。结合粉末颗粒孔隙率数值，如为0则代表当前粉末颗粒为实心，不为0则代表当前粉末颗粒为空心，通过统计得到空心粉k的数量，用空心粉数量除以粉末颗粒总数量即获得样品的空心粉率。
本发明的优点如下：
1.通过无损检测的方式，选用nanoct对金属粉末进行三维扫描，可以获得更高的扫描分辨率和成像清晰度；
2.对金属粉末扫描应有较大的放大倍数，放大倍数越大则分辨率越高，看到的细节越多；
3.可以获得金属粉末的三维模型，较为直观的看到颗粒及空心粉末的三维形态；
4.通过三维统计出来的空心粉率数据更为准确，数据的输出可以获得所有粉末颗粒的信息；
5.结合nanoct的数据还可以有其他技术方向的研究。
本发明通过纳米焦点射线源对粉末进行扫描，获取粉末的三维模型，对三维模型进行统计分析，获取整个模型中的空心粉末占比。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.一种增材制造金属粉末空心粉率的评定方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、样品制备；
选用圆柱桶状低密材料封装体，然后将圆柱桶内部装满金属粉末固定到玻璃棒上，保持封装体与玻璃棒之间的稳定和不相对晃动即可；
s2、样品ct扫描；
将固定好的样品放到nanoct设备中进行三维扫描，通过调整ct的物距和焦距，使粉末的放大倍率应不小于200倍，在设定管电压时应保证金属粉末完全被穿透；
s3、数据处理；
通过特定的分析软件对粉末进行分析，可以将聚集的粉末进行单独分割，然后对粉末进行孔隙度分析，获取所有单独颗粒的孔隙度状况后即可获得金属粉末空心粉率。
2.根据权利要求1所述的增材制造金属粉末空心粉率的评定方法，其特征在于：所述s2中样品扫描的曝光时间应较长，单张投影图曝光时间不低于1000ms。
3.根据权利要求1所述的增材制造金属粉末空心粉率的评定方法，其特征在于：所述s2中样品在设备中旋转一圈的拍摄张数应不小于2000张。
4.根据权利要求1所述的增材制造金属粉末空心粉率的评定方法，其特征在于：所述s3中通过nanoct扫描的数据进行三维重构，获得粉末的三维模型。
5.根据权利要求1所述的增材制造金属粉末空心粉率的评定方法，其特征在于：所述s3用vgstudiomax3.3软件对模型进行分析，将数据模型切割为一定规则体积进行局部分析。
技术总结