許多因素影響著成品3D打印件的質(zhì)量，而在基于粉末的3D打印中，粉末的擴(kuò)散是決定零件質(zhì)量的關(guān)鍵一步。在一項(xiàng)題為“用高速x射線成像揭示粉末增材制造過程中粒子級(jí)粉末的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)”的研究中，一組研究人員通過使用原位高速高能X射線成像研究了粉末擴(kuò)散的粒子尺度動(dòng)力學(xué)。

　　研究人員開發(fā)了一種實(shí)驗(yàn)方法，利用高速高能X射線成像技術(shù)，以高空間和時(shí)間分辨率表征粉末擴(kuò)散過程，并在原位研究粒子尺度擴(kuò)散過程。通過這種方法，他們揭示了粉末擴(kuò)散過程中的靜息角，坡面流速和坡面粗糙度的演變。

“我們觀察并分析了坡面上兩種不同類型粉末團(tuán)簇的演變和流動(dòng)，并仔細(xì)檢查了形成這種團(tuán)簇的粒子，”研究人員表示，“我們分析了各個(gè)粒子與各自邊界的動(dòng)態(tài)相互作用，并計(jì)算了粉末和邊界之間的摩擦系數(shù)?！?/p>

　　他們開發(fā)了一個(gè)粉末分散系統(tǒng)來模擬在增材制造配置下的擴(kuò)散過程。該系統(tǒng)由鋪裝結(jié)構(gòu)(擦拭器和隔離墻)和粉末床容器組成。擦拭器是由垂直于粉末基片的鋁片制成的。限制墻，旨在保持粉末在擴(kuò)散系統(tǒng)內(nèi)，是由高密度石墨制成，并連接到葉片的任何一邊。

　　研究人員解釋說：“粉末是由鋁擦拭器(刀片)以11.5毫米/秒的速度在鋁基板上擴(kuò)散?！薄爱?dāng)粉末擴(kuò)散時(shí)，x射線光束穿過粉末床，x射線信號(hào)由檢測(cè)系統(tǒng)記錄下來。曝光時(shí)間為500 ns。攝像機(jī)以每秒10，000幀的速度進(jìn)行記錄，并使用Image 9對(duì)圖像進(jìn)行分析?！?/p>

　　他們使用了兩種不同直徑的316 L不銹鋼粉末。抽取8個(gè)樣品，并對(duì)每種粉末進(jìn)行分析，然后仔細(xì)地將樣品鋪展在玻璃基板上，然后用光學(xué)顯微鏡獲取圖像。