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SEM扫描电镜在增材制造中的应用
点击次数:136 更新时间:2025-12-23

       SEM指的是扫描电子显微镜,简单说就是一种能把物体放大到高倍数的超级放大镜"。它通过发射电子束扫描物体表面,收集反射回来的电子信号形成清晰图像,能让我们看到肉眼和普通显微镜看不到的微观细节,比如微米级的颗粒、裂纹等,这也是它能在增材制造中发挥重要作用的核心原因。凭借这种强大的微观观测能力,SEM在增材制造领域的质量检测环节中,发挥着不可替代的关键作用,这也是它能在增材制造中占据重要地位的核心原因。

1.检测成品表面缺陷

  增材制造(也就是我们常说的3D打印)的成品,必须做好严格的质量把控——毕竟哪怕是很小的瑕疵,都可能影响零件的使用可靠性(比如用在机械上的零件,小裂纹可能导致断裂)。而SEM因为能看清极细微的结构,正好适合用来检查3D打印零件的表面质量,比如有没有裂纹、有没有夹杂其他杂质等。

  这里要提一个SEM里常用的功能:BSE成像(背散射电子成像),它能看穿"零件内部的不同结构就行。比如把打印好的零件切成横截面,用BSE成像就能看出,在打印时高温变化过程中,零件内部不同成分、不同密度区域的分布情况。

  除了BSESEM上还配有SE探测器(二次电子探测器),它和BSE一样能拍出零件表面的清晰图像,帮我们找到孔隙、裂纹和杂质;另外还有EDS检测器,这个功能更实用,能直接分析出零件上某一点的元素组成——比如零件断了,用EDS就能查出断裂处的成分变化,从而更准确地判断断裂或磨损的原因。

2 检测增材制造原料粉末

     SEM不只能检查成品,还能帮我们把关3D打印的原材料"——也就是打印用的粉末。大部分3D打印技术都靠粉末来成型,比如金属3D打印常用的粉末就有不锈钢、铁、镍、钴、铝、钛合金等。想要打印出高质量的产品,这些粉末的品质"必须达标,而SEM就是判断粉末是否合格的关键工具。

  具体要检查粉末的这几个核心指标,都能用SEM看清:

1. 尺寸:粉末颗粒的大小通常在1到几百微米之间。颗粒大小均匀与否,直接影响打印时粉末的分布效果,进而影响成品的性能和用途。

2. 形状:粉末颗粒是球形的。球形颗粒能像滚珠一样顺畅流动、紧密堆积,打印时能均匀铺在打印台上,保证打印精度;如果颗粒是不规则的,就容易卡住、堆积不均。

3. 孔隙率:就是粉末颗粒内部有没有小孔。这些小孔会影响成品的化学成分和机械强度——比如孔隙多的粉末,打印出来的零件可能更脆、容易坏。

另外要注意,3D打印用剩的粉末通常会回收再利用,但回收过程会改变粉末原本的大小和形状,还可能让小颗粒粘在一起形成团聚体"。用这种回收粉末打印,容易在成品里形成孔隙,降低打印质量。而SEM就能清晰看出回收粉末的变化,帮我们判断这些回收材料还能不能用。

SEM识别粉末形貌、尺寸和分布均匀性.png


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