气体雾化Inconel 625粉末粒径分布对定向能量沉积流动性的影响机制研究

本文系统研究了气体雾化Inconel 625（IN625）粉末的粒径分布（PSD）、球形度及卫星颗粒含量对粉末流变行为（rheological behavior）和定向能量沉积（DED）送粉性能的影响。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）及动态雪崩测试等多维度表征，发现100-150μm粗粉因粒径较大、颗粒间内聚力（cohesion）较低而表现出最优的流动性和送粉稳定性，而50-100μm细粉则因强内聚力和低堆积效率导致送粉速率最低。研究为增材制造（AM）粉末选型提供了重要理论依据。

　　

Highlight

本研究揭示了气体雾化Inconel 625（IN625）粉末的三大关键特性——粒径、球形度和卫星颗粒含量，如何像"粉末DNA"一样深刻影响其流变行为和定向能量沉积（DED）系统的送粉表现。

Powder characterization

通过激光粒度分析仪（PSA, Mastersizer 3000E）和扫描电镜（SEM）对50-100μm、100-150μm和50-150μm三种粒径分布的IN625粉末进行"体检"发现：所有粉末都呈现完美的球形或椭球形，但细粉（50-100μm）就像"过度社交的粒子"，表面附着大量卫星颗粒（satellite），而粗粉（100-150μm）虽然球形度稍逊，却因"保持社交距离"的大粒径优势减少了颗粒间纠缠。

Conclusion

• 100-150μm粗粉凭借"大块头优势"展现出最低雪崩能量和最高送粉速率，堪称DED系统的"理想食粮"

• 50-100μm细粉虽拥有最高球形度，却因"黏人特性"（强内聚力）导致送粉速率垫底

• 50-150μm混合粉就像"双刃剑"，静态流动性改善但动态测试中因粒径混杂产生"交通堵塞"，雪崩能量最高

CRediT authorship contribution statement

Hyun Joong Kim主导了这项研究的构思、实验和论文撰写，Sourabh Kumar Soni协助数据分析和可视化，Soon-Jik Hong教授作为通讯作者提供了关键指导。整个团队就像精密运作的DED系统，各司其职又完美协同。

Declaration of Competing Interest

作者们郑重声明：本研究中不存在任何可能影响结果的"粉末战争"（利益冲突）。