ในขอบเขตของวิทยาศาสตร์วัสดุและการผลิต ผงโลหะผสม มีบทบาทสำคัญในกระบวนการต่าง ๆ เช่นการผลิตสารเติมแต่งผงโลหะโลหะและการพ่นด้วยความร้อน ในขณะที่ปัจจัยหลายอย่างมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของผงเหล่านี้การกระจายขนาดอนุภาค (PSD) ก็กลายเป็นหนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุด PSD ส่งผลโดยตรงต่อคุณลักษณะที่สำคัญเช่นความสามารถในการไหลความหนาแน่นของการบรรจุและพฤติกรรมการเผาซึ่งทั้งหมดนี้กำหนดคุณสมบัติของวัสดุขั้นสุดท้ายและประสิทธิภาพการผลิต
พลวัตของการกระจายขนาดอนุภาค
การกระจายขนาดอนุภาคหมายถึงการแปรผันของขนาดระหว่างอนุภาคภายในตัวอย่างผง โดยทั่วไปจะมีลักษณะเฉพาะโดยใช้พารามิเตอร์เช่นขนาดอนุภาคเฉลี่ยค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานและความเบ้การกระจาย PSD ของผงโลหะผสมสามารถกระจายหรือกว้างขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต - ไม่ว่าจะเป็นอะตอมการกัดหรือการตกตะกอนทางเคมี
PSD ที่ดีที่สุดไม่ใช่สากล มันขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันที่ตั้งใจไว้ ผงละเอียดมักจะเก่งในพื้นที่ผิวและปฏิกิริยาในขณะที่ผงหยาบอาจช่วยเพิ่มความสามารถในการไหลและลดการรวมตัวกัน
มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของผงคีย์
1. ความสามารถในการไหล
ความสามารถของผงในการไหลอย่างราบรื่นภายใต้แรงโน้มถ่วงหรือแรงภายนอกเป็นสิ่งสำคัญยิ่งในกระบวนการผลิตเช่นการพิมพ์ 3 มิติ อนุภาคที่มีขนาดเท่ากันโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีรูปร่างเป็นทรงกลมแสดงความสามารถในการไหลที่เหนือกว่า PSD แคบช่วยลดแรงเสียดทานระหว่างอนุภาคและการเชื่อมต่อเพื่อให้มั่นใจว่าการฝังชั้นหรือการสะสมที่สอดคล้องกัน
ในทางตรงกันข้ามผงที่มี PSD ในวงกว้างอาจรวมถึงอนุภาคที่ดีกว่าที่ยับยั้งการไหลโดยการเพิ่มกองกำลัง Van der Waals และปฏิสัมพันธ์ที่เหนียวแน่น ความสามารถในการไหลที่ไม่ดีสามารถนำไปสู่การสะสมที่ผิดปกติข้อบกพร่องและการสูญเสียวัสดุ
2. ความหนาแน่นของการบรรจุ
ความหนาแน่นของการบรรจุของผงอัลลอยด์กำหนดว่าอนุภาคที่แน่นหนาสามารถกะทัดรัดได้อย่างไรซึ่งมีผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ผงที่มี PSD หลายรูปแบบมักจะได้รับความหนาแน่นของการบรรจุที่สูงขึ้นโดยการอนุญาตให้อนุภาคขนาดเล็กเติมช่องว่างระหว่างอันที่ใหญ่กว่า การทำงานร่วมกันนี้ช่วยลดความพรุนและเพิ่มความสมบูรณ์ของโครงสร้าง
ในทางกลับกันผงที่มี pSD monomodal - ที่ซึ่งอนุภาคมีขนาดใกล้เคียงกัน - อาจต้องทนทุกข์ทรมานจากการบรรจุที่ไม่มีประสิทธิภาพนำไปสู่ช่องว่างว่างมากเกินไปและคุณสมบัติเชิงกลที่อ่อนแอกว่า
3. พฤติกรรมการเผา
การเผา - กระบวนการเชื่อมต่ออนุภาคผ่านความร้อน - ได้รับผลกระทบอย่างลึกซึ้งจาก PSD อนุภาคที่ดีเผาอย่างรวดเร็วมากขึ้นเนื่องจากพื้นที่ผิวที่สูงขึ้นและพลังงานการเปิดใช้งานที่ลดลง อย่างไรก็ตามแนวโน้มของพวกเขาในการรวมตัวกันสามารถสร้างความท้าทายในการบรรลุความหนาแน่นและโครงสร้างจุลภาค
PSD ที่สมดุลการผสมผสานกันและอนุภาคหยาบสามารถเพิ่มประสิทธิภาพจลนพลศาสตร์การเผาไหม้ได้ อนุภาคที่หยาบกว่าให้ความเสถียรของโครงสร้างในขณะที่อนุภาคที่ดีขึ้นช่วยเพิ่มการแพร่กระจายและความหนาแน่น
ข้อควรพิจารณาเฉพาะแอปพลิเคชัน
PSD ในอุดมคติแตกต่างกันไปตามแอปพลิเคชัน:
การผลิตสารเติมแต่ง (AM): กระบวนการ AM เช่นการเผาเลเซอร์แบบเลือกและความต้องการการหลอมเหลวของลำแสงอิเล็กตรอนที่มีความสามารถในการไหลเวียนที่ยอดเยี่ยมและการสะสมของชั้นที่สอดคล้องกัน โดยทั่วไปแล้วอนุภาคทรงกลมที่มี PSD แคบมักจะเป็นที่ต้องการ
ผงโลหะโลหะ: สำหรับการบดอัดและการเผาแบบดั้งเดิม, bimodal หรือ pSD หลายรูปแบบสามารถเพิ่มความหนาแน่นของการบรรจุและลดความพรุนในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
การพ่นด้วยความร้อน: ในการเคลือบสเปรย์ความร้อนผงจะต้องสร้างสมดุลระหว่างความสามารถในการไหลและประสิทธิภาพการสะสม PSD มีผลต่อความเร็วและวิถีของอนุภาคในขนนกสเปรย์ซึ่งมีอิทธิพลต่อคุณภาพการเคลือบ
การเพิ่ม PSD ผ่านการผลิตและหลังการประมวลผล
การควบคุม PSD เริ่มต้นด้วยวิธีการผลิต ตัวอย่างเช่นอะตอมก๊าซสามารถให้ผงทรงกลมด้วย PSD ที่ปรับแต่งได้ในขณะที่การกัดเชิงกลสร้างอนุภาคที่มีรูปร่างผิดปกติด้วยการกระจายที่กว้างขึ้น เทคนิคหลังการประมวลผลเช่นการจัดหมวดหมู่และการจำแนกอากาศสามารถปรับแต่ง PSD เพิ่มเติมเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะ
เทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่รวมถึงวิธีการจำแนกลักษณะขั้นสูงและการเรียนรู้ของเครื่องจักรกำลังช่วยให้สามารถควบคุม PSD ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ความก้าวหน้าเหล่านี้คือการปลดล็อกความเป็นไปได้ใหม่ ๆ ในการออกแบบผงปูทางไปสู่ประสิทธิภาพของวัสดุที่เหนือกว่าและผลลัพธ์การผลิต
การกระจายขนาดอนุภาคของผงโลหะผสมอยู่ไกลจากรายละเอียดเล็กน้อย มันเป็นรากฐานที่สำคัญของการแสดงและการใช้งานของพวกเขา ด้วยการทำความเข้าใจและเพิ่มประสิทธิภาพ PSD ผู้ผลิตสามารถบรรลุความสามารถในการไหลเวียนที่ดีขึ้นความหนาแน่นของการบรรจุที่เหนือกว่าและพฤติกรรมการเผาที่เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ ในขณะที่เทคโนโลยียังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องความสามารถในการปรับแต่ง PSD จะกลายเป็นปัจจัยชี้ขาดในนวัตกรรมวัสดุและความสำเร็จทางอุตสาหกรรมอย่างไม่ต้องสงสัย
