金属3Dプリント粉末粒子：球形度検出技術の研究

金属3Dプリントが本格的に始まり、粉末材料の性能要件はますます明確かつ詳細になってきています。以下は、Antarctic Bear が読者にとって非常に価値があると考える、金属 3D プリント粉末粒子の球形度検出技術に関する研究提案です。

3D プリント技術では、粉末の流動性に対する要件が非常に高く、球形度は粒子の流動性と積み重ね特性に直接影響します。現在、球形度の検出は主に走査型電子顕微鏡画像に依存していますが、この方法の欠点は検出結果を定量化できないことです。したがって、粒子の球形度を検出するための定量的な方法が必要である。
1. 原則
1.1 定義粒子の球形度は、粒子の円周の等価直径と粒子の面積の等価直径の比として定義されます。この定義は 2 次元で記述されます。

1.2 走査型電子顕微鏡による粉末粒子の形態試験<br /> 走査型電子顕微鏡の検査原理は、電子銃の陰極から直径20μm～30μmの電子ビームが放出され、陽極と陰極の間の加速電圧を受けて鏡筒に向かって発射され、コンデンサーと対物レンズによって収束された後、直径数ナノメートル程度の電子プローブに縮小されます。対物レンズの上部にある走査コイルの作用により、電子プローブはラスターパターンでサンプル表面を走査し、さまざまな電子信号を刺激します。これらの電子信号は対応する検出器によって検出され、増幅されて電圧信号に変換され、最終的にブラウン管のグリッドに送信され、ブラウン管の明るさを調整します。ブラウン管内の電子ビームも蛍光スクリーン上でラスターパターンで走査し、この走査運動はサンプル表面上の電子ビームの走査運動と厳密に同期しているため、受信信号強度に応じたコントラストの走査電子画像が得られます。この画像はサンプル表面の形態特性を反映しています。この方法を使用すると、さまざまな倍率とさまざまな場所で粉末の表面形態を取得できます。

1.3 IPPソフトウェア
IPP ソフトウェアの正式名称は Image-Pro Plus で、医学、ヘルスケア、薬学、生命科学の分野で広く使用されています。強力なカウントおよび測定機能により、SEM 画像内の明るい領域と暗い領域をすばやく分割して測定結果を取得し、測定結果に基づいて自動的に分類およびカウントできるため、作業効率が向上します。この技術を使用すると、SEM 画像内の粒子を迅速に分割し、不完全な粒子を排除し、完全な粒子の円周と面積の相当直径を計算し、式に基づいて粒子の真球度値を迅速に取得できます。

2. 測定方法とデータ分析
2.1 測定方法式によれば、粒子群内の完全な粒子の周囲長と対応する粒子の面積を測定すれば、その球形度を計算することができ、さらに、SEM画像全体における粒子の球形度を計算することもできる。図 1 は、2 つの異なる場所で同じ倍率で撮影された SEM 画像のセットを示しています。目視観察では、図 1-a の球形度は図 1-b よりも悪いですが、定量化することはできません。

IPP ソフトウェアにインポートしてセグメント化します。セグメント化された粒子は図 2 に示されています。

ソフトウェアの計算機能により、粒子の円周相当直径と粒子面積相当直径の比を計算します。図3-aは、SEM画像aの球形度が分散しているが、球形粒子が多く、平均球形度係数が1に近いことを示しています。図3-bは、SEM画像bの球形度分散が小さいことを示しています。2つの画像の定量的指標の比較から、図aの球形度が図bの球形度よりも高いことがわかります。

本論文は、元の2次元球形性の概念を理論的に引用し、走査型電子顕微鏡画像とIPPソフトウェアの組み合わせを使用して粒子の球形性を特徴付け、粒子の球形性を定量化する難しさの問題を解決し、促進価値があります。
著者: Li Aihong、Tang Xin、Wang Liqiang (Guangzhou Nalian Materials Technology Co., Ltd.)

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