CN116669885A - 用于球磨以生产用于增材制造的粉末的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明描述了通过连续球磨来生产球形金属粉末的方法和设备。该设备包括粉碎部件，该粉碎部件包括用于在粉碎部件内的第一区域处接收金属材料的入口和用于从粉碎部件内的第二区域分配金属粉末的出口。该设备进一步包括用于磨碎金属材料的多个磨碎部件，所述多个磨碎部件被布置在粉碎部件内。该设备包括与粉碎部件连接的驱动部件，以引起粉碎部件内的金属材料和多个磨碎部件的移动，使得金属材料通过在第一区域处与多个磨碎部件接触而破碎，并且破碎的金属材料的外表面在第二区域处被改变以产生金属粉末。

Description

用于球磨以生产用于增材制造的粉末的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月22日提交的标题为“METHODS AND APPARATUSES FORBALL MILLING TO PRODUCE POWDER FOR ADDITIVE MANUFACTURING”的美国临时专利申请No.63/081,806的权益和优先权，其内容通过引用并入本文，如同在本文明确阐述一样。

技术领域

本公开总体上涉及碾磨，更具体地说，涉及生产用于金属增材制造的粉末的连续球磨机的技术。

背景技术

增材制造(AM)是指用于制作固体三维(3-D)物体的各种工艺。因此，AM包括3-D打印技术。许多AM工艺用金属粉末制作物体。然而，为了在许多AM工艺中使用，金属粉末可能被期望在非常小且特定的大小范围内。此外，许多AM工艺可以适于使用特定形状的金属粉末，比如大致球形的金属粉末。这种特性可能难以实现。

用于产生金属粉末的一些方法涉及气体雾化，其中使用气体来雾化金属的液体流。然而，由于成本和/或能量消耗，气体雾化可能是低效的和/或不理想的。例如，当气体雾化使用金属的液体流时，已经熔炼的金属必须再次熔化以便产生金属粉末。此外，气体本身对金属的液体流的动量的传递较差，这可能导致气体中的势能被低效地转换成速度，而不是传递到金属的液体流中。此外，气体温度和速度中存在的能量通常是不可恢复的。

因此，气体雾化可能不是用于产生金属粉末的令人满意的方法。

发明内容

需要高效地生产金属粉末的方法，这些方法适合用于一些、许多或所有基于粉末的金属增材制造(AM)工艺(例如，直接金属沉积(DMD)、粉末床熔融(PBF))。以下给出了一个或更多个方面的简要概述，以便提供对这些方面的基本理解。该概述不是对所有预期方面的广泛概述，并且既不旨在识别所有方面的关键元素或重要元素，也不旨在描绘任何方面或所有方面的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或更多个方面的一些概念，作为后续呈现的更详细描述的序言。

AM工艺涉及使用存储的几何模型以在“构建板”上积累分层材料，以生产具有由模型所定义的特征的三维(3-D)物体。AM技术能够使用各种各样的材料来打印复杂的部件。3-D物体是基于计算机辅助设计(CAD)模型制造的。AM工艺可以使用CAD模型来创建实体三维物体。

一种这样的方法被称为直接金属沉积(DMD)。DMD是一种AM技术，其使用激光以熔化金属粉末，从而将金属粉末转化为固体金属物体。与许多其他AM技术不同，DMD不是基于粉末床。相反，DMD使用进料喷嘴以将粉末推进到激光束中。然后，粉末金属被激光熔融。虽然在一些情况下可以使用支撑件或自由形式的基板来维持正在构建的结构，但是DMD中几乎所有的粉末都被转化成固体金属，因此几乎没有留下废弃粉末以供再循环。使用逐层策略，由激光束和进料喷嘴组成的打印头可以扫描基板以沉积连续的层。使用这种技术可以处理所有种类的金属材料，包括例如钢、铝、镍合金、钛、钴、铜等。

诸如粉末床熔融(PBF)等其他AM工艺可以使用激光来烧结或熔化沉积在粉末床中的金属粉末，然后其在目标区中将粉末颗粒结合在一起，以产生具有所需几何形状的3-D结构。例如，选择性激光烧结(SLS)在扫描粉末床的表面时使用激光来烧结金属粉末。激光指向由CAD模型所定义的特定点，并且金属粉末在特定点处结合在一起以产生固体结构。与SLS类似，选择性激光熔化(SLM)使用高功率密度激光来熔化和熔融金属粉末。然而，在SLM中，金属粉末可以完全熔化成固体3-D零件。

在各种AM工艺(比如SLS和/或SLM)中使用的金属粉末可能必须在明确定义的大小分布范围内，例如10微米(μm)至100μm。此外，此类AM工艺可以使用具有特定形状的金属粉末，例如大致球形的金属粉末。控制金属粉末的相对一致性(例如，包括大小和形状特性)可以在AM工艺中提供再现性和/或质量保证。

本公开描述了通过球磨机制造适合于AM工艺的金属粉末的各种技术和解决方案，所述球磨机可以是连续的并且可以包括多种不同的介质。根据本文所述的技术和解决方案，球磨利用固体介质(例如，“球”)来细化颗粒大小以获得接近球形的粉末，例如，在避免熔化的情况下，通过在成本和效率方面比气体雾化明显更有效的方式。此外，本公开的球磨技术和解决方案可以在降低(或排除)危险条件(比如在气体雾化期间存在的危险条件)的温度下发生。金属粉末可以是铝或铝合金，尽管其它类型的金属和合金也可以被粉末化以用于AM工艺。

此外，本公开的球磨技术和解决方案可以提供在持续的基础上使材料再合金化的可能性。有利地，金属粉末可以在球磨中再循环。例如，被拒绝(rejected)和/或遗漏的金属粉末和金属(例如，来自各种几何形状的被清洁的零件或分选的零件)可以被直接供给到球磨机的输入中，包括金属支撑材料、在质量保证/质量控制过程中被拒绝的过大/过小的粉末、失败的零件构建件、机加工碎片、来自清洁操作和/或脱粉操作的粉末、和/或其他金属源。

根据本公开的一些实施例，描述了使用连续球磨机高效制造金属粉末的方法和设备，所述金属粉末是充分球形的以用于一些AM工艺。本公开的这种连续球磨机可以包括入口或其他进入点，在该入口或其他进入点中可以供给金属弹丸或其他形状的金属。此外，本文所述的连续球磨机可以包括分配器或其它排出点，在该分配器或其他排出点处收集具有限定大小分布和限定形态的金属粉末，例如，通过额外操作或不通过额外操作来制备用于一些AM工艺的金属粉末。

在本公开的一些实施例中，描述了一种用于通过磨碎生产金属粉末的设备。该设备包含粉碎部件，该粉碎部件包括在粉碎部件内的第一区域处接收金属材料的入口和从粉碎部件内的第二区域分配金属粉末的出口。该设备进一步包括用于磨碎金属材料的多个磨碎部件，所述多个磨碎部件被布置在粉碎部件内。此外，该设备包括与粉碎部件连接的驱动部件，以引起粉碎部件内的金属材料和多个磨碎部件的移动，使得金属材料通过在粉碎部件内的第一区域处与多个磨碎部件接触而破碎，并且破碎的金属材料的外表面在粉碎部件内的第二区域处被改变以产生金属粉末。

在一个实施例中，多个磨碎部件包括一组第一磨碎部件和一组第二磨碎部件，并且每个第一磨碎部件至少具有比每个第二磨碎部件更大的重量或更大的尺寸。在另一个实施例中，第一磨碎部件由与第二磨碎部件不同的材料组成。在又一个实施例中，所述一组第一磨碎部件与粉碎部件内的所述一组第二磨碎部件在空间上分离。在另一个实施例中，粉碎部件的内部配置有锥形形状或几何壁中的一种，以在空间上将第一组磨碎部件与第二组磨碎部件分离。

在一个实施例中，粉碎部件被配置成使得第一区域处的第一温度与第二区域处的第二温度相差至少20摄氏度(℃)。在另一个实施例中，第一温度小于或等于-100℃，而第二温度大于或等于100℃。在另一个实施例中，驱动部件包括限定粉碎部件的旋转的轴线的至少一个轴。在又一个实施例中，至少一个轴的纵横比在第一区域处与在第二区域处不同。

在一个实施例中，粉碎部件被配置成在第一区域或第二区域处接收至少一种添加剂。在另一个实施例中，至少一种添加剂被配置成防止金属粉末的焊接、防止金属粉末的聚沉、润滑金属粉末、调制金属粉末的冲击频率、增加金属粉末的能量传递或者防止金属粉末的化学硬化。在又一个实施例中，每个磨碎部件包括直径在1毫米(mm)和40mm之间的球。

在一个实施例中，所述设备进一步包括第一区域和第二区域之间的一个或更多个过滤器或筛网，所述一个或更多个过滤器或筛网被配置成允许破碎的金属材料从第一区域或第二区域中的一个朝向第一区域或第二区域中的另一个通过，并且所述一个或更多个过滤器或筛网被进一步配置成防止至少一个磨碎部件从第一区域或第二区域中的一个朝向第一区域或第二区域中的另一个通过。

在一个实施例中，所述设备进一步包括臂组(a set of arm)，该组臂被布置在粉碎部件内并且被配置成至少影响多个磨碎部件的至少一部分与破碎的金属材料之间的接触力或接触频率。在另一个实施例中，每个臂至少与驱动部件或粉碎部件的内表面连接，并且每个臂被配置成旋转以至少影响多个磨碎部件的至少一部分与破碎的金属材料之间的接触力或接触频率。

在本公开的一些其他实施例中，描述了一种球磨机。该球磨机包括包含第一磨碎介质的第一碾磨部段，该第一磨碎介质被配置成撞击金属碎片以获得金属微粒。球磨机进一步包括包含第二磨碎介质的第二碾磨部段，该第二磨碎介质被配置成撞击金属微粒以获得金属粉末，该第二磨碎介质被配置成以比第一磨碎介质撞击金属碎片更大的频率和更小的力撞击金属微粒。此外，球磨机包括分配部段，该分配部段被配置成分配被配置用于增材制造的金属粉末。

在一个实施例中，金属粉末为球形，其直径在10μm和100μm之间。在另一个实施例中，每个第一磨碎介质和第二磨碎介质为球形，并且每个第一磨碎介质具有至少为30mm的直径，而每个第二磨碎介质具有至多为5mm的直径。在又一个实施例中，至少第一碾磨部段或第二碾磨段进一步包含至少一种表面活性剂、润滑剂或磨料。

在一个实施例中，球磨机进一步包括至少一个驱动轴，所述至少一个驱动轴被配置成至少使第一磨碎介质或第二磨碎介质相应地撞击金属碎片或金属微粒。在另一个实施例中，球磨机进一步包括从至少一个驱动轴延伸的臂组，所述臂组被配置成至少促进第一磨碎介质或第二磨碎介质相应地撞击金属碎片或金属微粒。在另一个实施例中，所述臂组中的至少一个是刀片形的或三角形的。在另外的的实施例中，所述至少一个驱动轴包括至少两个驱动轴，每个驱动轴与臂组连接。在又一个实施例中，所述至少两个驱动轴被配置成以不同的速度旋转，并且所述臂组至少在大小、形状、纵横比或表面纹理上不同。

在本公开的又一个实施例中，描述了一种球磨的方法。该球磨的方法包括在粉碎部件的第一区域处接收金属材料。所述方法进一步包括使金属材料通过在第一冲击力和第一冲击频率下与多个第一磨碎部件接触而破碎。所述方法进一步包括通过使破碎的金属材料在低于第一冲击力的第二冲击力和高于第一冲击频率的第二冲击频率下与多个第二磨碎部件接触而改变破碎金属材料的表面特性，以获得金属粉末。此外，所述方法包括输出金属粉末，该金属粉末是球形的，其直径在10μm和100μm之间。

在一个实施例中，所述方法进一步包括驱动第一臂组的旋转，基于该第一臂组的旋转，金属材料被破碎；以及驱动第二臂组的旋转，基于该第二臂组的旋转，破碎的金属粉末的表面特性被改变以获得金属粉末。在另一个实施例中，第一臂组的旋转的速度不同于第二臂组的旋转的速度，并且与第二臂组相比，第一臂组具有不同大小或不同形状中的一种。

在一个实施例中，所述方法进一步包括将破碎的金属材料过滤到表面特性将被改变的位置；以及维持多个第一磨碎部件和多个第二磨碎部件的分离。

在一个实施例中，所述方法进一步包括为金属材料与多个第一磨碎部件的接触或破碎的金属材料与多个第二磨碎部件的接触中的一种提供至少一种添加剂。在另一个实施例中，至少一种添加剂被配置成防止金属粉末的焊接、防止金属粉末的聚沉、润滑金属粉末、调制金属粉末的冲击频率、增加金属粉末的能量传递或者防止金属粉末的化学硬化。

为了实现前述及相关目标，一个或更多个方面包括在下文充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下的描述和附图详细阐述了一个或更多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征仅指示了可以采用各个方面的原理的各种方式中的一些方式，并且本描述旨在包括所有这些方面及其等效物。

附图说明

图1示出了直接金属沉积(DMD)三维(3-D)打印机的某些方面的示例性实施例。

图2示出了使用3-D打印机的3-D打印过程的概念性流程图。

图3A-D示出了在不同操作阶段期间的示例性粉末床熔融(PBF)***。

图4示出了根据本公开的一些实施例的被配置成用于连续球磨以产生金属粉末的球磨机的侧面透视图。

图5示出了根据本公开的一些其他实施例的被配置成用于连续球磨以产生金属粉末的球磨机的侧面透视图。

图6示出了根据本公开的一些进一步实施例的被配置成用于连续球磨以产生金属粉末的球磨机的侧面透视图。

图7示出了根据本公开的其他实施例的被配置成用于连续球磨以产生金属粉末的球磨机的透视图。

图8示出了使用连续球磨制造金属粉末的示例方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述旨在提供对各种示例性实施例的描述，而并不旨在表示本公开的范围内的唯一实施例。贯穿本公开使用的术语“示例性”是指“用作示例、实例或说明”，并且不应必须解释为比本公开中呈现的其它实施例优选或有利。出于提供彻底且完整的公开内容的目的，详细描述包括具体细节，其将本文要求保护的内容的范围充分传达给本领域技术人员。然而，本文要求保护的一些实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些情况下，众所周知的结构和部件可以以框图形式示出，或者完全省略，以便避免模糊贯穿本公开所给出的各种概念。此外，图片可能不是按比例绘制的，而是以试图最有效地突出与所述主题相关的各种特征的方式绘制的。

本公开通常涉及使用球磨机制造球形金属粉末。根据本公开，球磨机可以是“连续的”，因为金属材料(例如，金属零件或“碎片”)被输入到球磨机中，并且金属材料在球磨机的不同区域处被连续磨碎，直到从球磨机中输出限定大小范围内的球形金属粉末。具体地，球磨机的不同区域至少包括第一区域和第二区域，第一区域包括第一磨碎介质(例如，“球”)，而第二区域包括第二磨碎介质(例如，相对较小的球)。

在第一区域中，使用第一磨碎介质破碎金属材料，该第一磨碎介质被配置成以第一冲击力和第一冲击频率撞击金属材料。在第二区域中，使用第二磨碎介质改变金属材料的表面特性(例如，大致为球形)，该第二磨碎介质被配置成以低于第一冲击力的第二冲击力和高于第一冲击频率的第二冲击频率撞击金属材料。

在不脱离本公开的范围的情况下，除了上述的第一区域和第二区域之外的其他区域可以包括在球磨机中。这种其他区域可以被配置成破碎金属材料和/或改变金属材料的表面特性，以产生球形金属粉末。例如，第三区域可以定位在第一区域和第二区域之间，并且第三区域可以包括大小小于第一磨碎介质但大于第二磨碎介质的第三磨碎介质。

制造商和各种其他实体将受益于本公开中所述的用于制造球形金属粉末的球磨技术和解决方案。具体而言，制造商和其他实体参与增材制造(AM)和三维(3-D)打印。例如，使用本公开中提供的技术和解决方案产生的金属粉末可以应用于选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)和其他基于粉末床熔融(PBF)的AM方法和实践。在一些其他示例中，使用本公开中提供的技术和解决方案产生的金属粉末可以应用于直接金属沉积(DMD)AM和/或其他AM方法和实践。

特别地，本文所述的球磨技术和解决方案可以产生适合于几乎任何机械化运输形式的AM和3-D打印的金属粉末，所述运输形式通常严重依赖于复杂且劳动密集型的机床和成型技术，并且其产品通常需要开发复杂的板件、节点、结构、挤压件和/或互连件，以与复杂的机械(诸如内燃机、变速器和日益精密的电子设备)集成。这种运输结构的示例包括卡车、火车、拖拉机、船只、飞机、摩托车、公共汽车等。

增材制造(3-D打印)。AM有利地是非特定设计的制造技术。AM提供了在零件内创建复杂结构的能力。例如，可以使用AM产生节点。节点是一种结构构件，其可以包括一个或更多个接口，该一个或更多个接口用于连接至其他横跨部件(比如管、挤压件、板件、其他节点等)。依据目标，使用AM，可以将节点构造成包括附加的特征和功能。例如，节点可以打印有一个或更多个端口，该一个或更多个端口使得节点能够通过注入粘合剂来固定两个零件，而不是像在制造复杂产品时传统上所做的那样将多个零件焊接在一起来固定。替代地，一些部件可以使用钎焊浆料、热塑性塑料、热固性塑料或另一种连接特征来连接，其中的任何一种可以替代粘合剂互换使用。因此，虽然焊接技术对于某些实施例可能是合适的，但是增材制造在使得能够使用替代的或附加的连接技术方面提供了显著的灵活性。

各种不同的AM技术已用于3-D打印由各种类型的材料组成的部件。存在许多可用的技术，并且正在开发更多的技术。例如，定向能量沉积(DED)AM***使用来自激光束或电子束的定向能量源来熔化金属。这些***同时利用粉末和线材进给。线材进给***有利地具有比其他突出的AM技术更高的沉积速率。单程喷射(SPJ)组合了两个粉末撒布器和单个打印单元，以在单程中撒布金属粉末并且打印结构，显然没有无用的运动。作为另一个示例，电子束增材制造工艺使用电子束经由线材原料或在真空室中的粉末床上烧结来沉积金属。单程喷射是另一种示例性技术，其开发者声称该技术比常规的基于激光的***快得多。原子扩散增材制造(ADAM)是另一种最近开发的技术，在该技术中使用塑料结合剂中的金属粉末逐层打印部件。在打印之后，去除塑料结合剂，并且整个零件立即烧结成所需的金属。

如所指出的，若干种这样的AM技术中的一种是DMD。图1示出了DMD 3-D打印机100的某些方面的示例性实施例。DMD打印机100使用在预定方向120上移动的进料喷嘴102以将粉末流104a和104b推进到激光束106中，该激光束被导向可以由基板支撑的工件112。进料喷嘴还可以包括用于使保护气体116流动以保护焊接区免受氧气、水蒸气或其它组分影响的机构。

然后，粉末金属在熔池区域108中被激光106熔融，然后，其可以结合至工件112作为沉积材料110的区域。稀释区114可以包括工件的一个区域，在该区域中沉积的粉末与工件的局部材料集成。进料喷嘴102可以由计算机数字控制(CNC)机器人或台架或者其它计算机控制机构支撑。进料喷嘴102可以在计算机控制下沿着基板的预定方向移动多次，直到在工件112的期望区上方形成沉积材料110的初始层。然后，进料喷嘴102可以扫描紧邻在前一层上方的区域，以沉积连续的层，直到形成期望的结构。一般来说，进料喷嘴102可以被配置成相对于所有三个轴线移动，并且在一些情况下，该进料喷嘴可以被配置成围绕其自身轴线旋转预定量。

图2是示出3-D打印的示例性过程的流程图200。渲染待打印的期望3-D对象的数据模型(步骤210)。数据模型是3-D对象的虚拟设计。因此，数据模型可以反映3-D对象的几何形状特征和结构特征以及其材料组成。可以使用各种方法来创建数据模型，包括基于CAE的优化、3D建模、摄影测量软件和相机成像。基于CAE的优化可以包括例如基于云的优化、疲劳分析、线性或非线性有限元分析(FEA)和耐久性分析。

3-D建模软件继而可以包括许多商用3-D建模软件应用中的一种。可以使用合适的计算机辅助设计(CAD)包(例如STL格式)来渲染数据模型。STL是与商用的基于立体光刻的CAD软件相关联的文件格式的一个示例。CAD程序可以用于将3-D对象的数据模型创建为STL文件。因此，STL文件可以经历识别和解决文件中的错误的过程。

在错误解决之后，数据模型可以被称为切片器的软件应用“切片”，从而生成用于对对象进行3-D打印的一组指令，该指令与要利用的特定3-D打印技术兼容且相关联(步骤220)。许多切片器程序是商用的。通常，切片器程序将数据模型转换成表示待打印对象的薄切片(例如，100微米厚)的一系列单独层以及包含打印机专用指令的文件，所述打印机专用指令用于对这些连续的单独层进行3-D打印以生成数据模型的实际3-D打印的表示。

与3-D打印机和相关打印指令相关联的层不需要是平面的或者不需要在厚度上相同。例如，在一些实施例中，取决于诸如3-D打印装备的技术复杂度和特定制造对象等因素，3-D打印结构中的层可以是非平面的和/或可以在一种或更多种情况下相对于其各自厚度而变化。

用于将数据模型切片成层的文件的常见类型是G代码文件，它是一种数字控制编程语言，其包括用于对对象进行3-D打印的指令。将G代码文件或构成指令的其它文件上传到3-D打印机(步骤230)。因为包含这些指令的文件通常被配置成能够与特定的3-D打印过程一起操作，所以应当理解，依据所使用的3-D打印技术，指令文件的许多格式都是可能的。

除了指示待渲染对象的内容和方式的打印指令之外，还使用若干种常规且常用的打印机专用方法中的任何方法，将3-D打印机在渲染对象时必需使用的适当的物理材料装载到3-D打印机中(步骤240)。例如，在DMD技术中，可以选择一种或更多种金属粉末以利用这种金属或金属合金进行结构分层。在SLM、SLS和其它基于PBF的AM方法(见下文)中，材料可以作为粉末而被装载到向构建平台供给粉末的腔室中。依据3-D打印机的不同，可以使用其他技术来装载打印材料。

然后，基于所提供的指令，使用材料来打印3-D对象的对应数据切片(步骤250)。在使用激光烧结的3-D打印机中，激光扫描粉末床并且在需要结构的地方将粉末熔化在一起，并且避免扫描切片数据表明无需打印的区。该过程可以重复数千次，直至形成所需的结构，在这之后从制造商处移除打印零件。在熔融沉积建模中，如上所述，通过将支撑材料和模型的连续层施加到基板上来打印零件。一般来说，出于本公开的目的，可以采用任何合适的3-D打印技术。

另一种AM技术包括PBF。像DMD那样，PBF逐层地创建“构建件”。每个层或“切片”是通过沉积一层粉末并且将粉末的部分暴露于能量束来形成的。能量束被施加到粉末层的熔化区，该熔化区与层中的构建件的横截面一致。熔化的粉末冷却并且熔融以形成一片构建件。可以重复该过程以形成下一片构建件，以此类推。每个层沉积在前一层的顶部上。所产生的结构是从底部向上逐片组装的构建件。

图3A-D示出了在操作的不同阶段期间的示例性PBF***300的对应侧视图。如上所述，图3A-D中示出的特定实施例是采用本公开的原理的PBF***的许多合适示例之一。还应当注意的是，图3A-D以及本公开中其它图的元素未必按比例绘制，但是出于更好地示出本文所述的概念的目的，可以将所述元素绘制得更大或更小。PBF***300可以包括：沉积器301，该沉积器可以沉积每层金属粉末；能量束源303，该能量束源可以生成能量束；偏转器305，该偏转器可以施加能量束以熔融粉末；以及构建板307，该构件板可以支撑一个或更多个构建件(比如构建件309)。PBF***300还可以包括定位在粉末床接收器内的构建底板311。粉末床接收器的壁312通常限定粉末床接收器的边界，该粉末床接收器从侧面看被夹在壁312之间并且在下面邻接构建底板311的一部分。构建底板311可以使构建板307逐渐降低，使得沉积器301可以沉积下一层。整个机构可以位于腔室313中，该腔室可以封闭其它部件，从而保护装备、实现大气和温度调节并且减轻污染风险。沉积器301可以包括料斗315和校平器319，所述料斗包含粉末317(比如金属粉末)，所述校平器可以校平每层沉积粉末的顶部。

具体参考图3A，该图示出了在一片构建件309熔融了之后、在沉积下一层粉末之前的PBF***300。事实上，图3A示出了PBF***300已经沉积并且熔融了多个层(例如150个层)的切片以形成构建件309的当前状态(例如，由150个切片形成)的时间。已经沉积的多个层形成了粉末床321，该粉末床包括沉积但未熔融的粉末。

图3B示出了处于一定阶段的PBF***300，在所述阶段中，构建底板311可以降低粉末层厚度323。构建底板311的降低导致构建件309和粉末床321下降粉末层厚度323，使得构建件和粉末床的顶部比粉末床接收器壁312的顶部低一定量，该量等于粉末层厚度。例如，以这种方式，可以在构建件309和粉末床321的顶部上方形成具有等于粉末层厚度323的一致厚度的空间。

图3C示出了处于一定阶段的PBF***300，在所述阶段中，沉积器301被定位成将粉末317沉积在构建件309和粉末床321的顶部表面上方所形成的并且由粉末床接收器壁312界定的空间中。在该示例中，沉积器301在限定空间上方逐渐移动，同时从料斗315中释放粉末317。校平器319可以校平所释放的粉末以形成厚度大致等于粉末层厚度323(件图3B)的粉末层325。因此，PBF***中的粉末可以由粉末支撑结构支撑，该粉末支撑结构可以包括例如构建板307、构建底板311、构建件309、壁312等。应当注意的是，粉末层325的所示厚度(即粉末层厚度323(图3B))大于用于示例的实际厚度，该示例包含350个上文参考图3A所述的先前沉积的层。

图3D示出了处于一定阶段的PBF***300，在所述阶段中，在粉末层325的沉积(图3C)之后，能量束源303生成能量束327，并且偏转器305施加能量束以熔融构建件309中的下一切片。在各种示例性实施例中，能量束源303可以是电子束源，在这种情况下，能量束327构成电子束。偏转器305可以包括偏转板，该偏转板可以生成使电子束选择性偏转的电场或磁场，以使电子束扫描被指定熔融的区。在各种实施例中，能量束源303可以是激光，在这种情况下，能量束327是激光束。偏转器305可以包括光学***，该光学***使用反射和/或折射来操纵激光束以扫描所选择的待熔融区。

在各种实施例中，偏转器305可以包括一个或更多个万向节和致动器，该一个或更多个万向节和致动器可以使能量束源旋转和/或平移以定位能量束。在各种实施例中，能量束源303和/或偏转器305可以调制能量束，例如，在偏转器扫描时，打开和关闭能量束，使得仅在粉末层的适当区中施加能量束。例如，在各种实施例中，能量束可以由数字信号处理器(DSP)调制。

现在参考图4-8，描述了用于使用球磨设备和方法来制造金属粉末的各种技术和解决方案。本公开的球磨技术和解决方案利用固体介质(例如，“球”)来细化颗粒大小，以获得限定大小范围(比如包括在10微米(μm)至100μm之间的直径范围)内的接近球形的金属粉末。金属粉末的分布(例如，直径、近似球形的表面形状等)可以被控制在相对窄的和/或明确定义的一个或更多个参数内，从而在制造金属粉末时能够实现再现性和质量保证。

此外，用于使用本公开中所述的球磨设备和方法来制造金属粉末的各种技术和解决方案优于用于制造金属粉末的其他方法(比如气体雾化)。例如，使用如本文所述的球磨来制造金属粉末比气体雾化更有效，因为本文所述的实施例避免熔化金属材料来制造金属粉末，这同时通过比与气体雾化相当的温度更低的温度来赋予本文所述的球磨以安全优势。

此外，本公开的球磨技术和解决方案比用于制造金属粉末的其他方法更有效，因为在制造期间不可避免地浪费的金属材料更少。具体而言，可以使用本文所述的球磨设备和方法将金属材料再合金化。例如，未落在受控分布参数范围内的金属粉末和/或从清洁操作/脱粉操作中回收的金属粉末可以被重新引入到球磨机中，以被进一步破碎或改变，直到满足受控分布参数。

图4示出了根据本公开的各种实施例的连续球磨机400或简称为“球磨机”的示例。在所示的实施例中，球磨机400包括粉碎部件402，该粉碎部件具有设置在相对端处的入口406和出口408。虽然球磨机400被示出为处于水平定向、竖直定向和/或其他定向，但是在不脱离本公开的范围的情况下，潜在地具有各种部件/零件(例如，入口406、出口408等)的不同布置/配置也是可能的。

球磨机400可以被配置成在入口406处接收一些金属材料420。金属材料420可以大致由适合于被粉末化并且在本文所述的AM或3-D工艺中的一个或更多个工艺(比如SLS、SLM或其他基于PBF的工艺)中使用的任何金属组成。

例如，金属材料420可以是铝或铝合金，比如，按重量计，镁(Mg)、锰(Mn)、硅(Si)、铁(Fe)、钛(Ti)、锆(Zr)、铬(Cr)、钇(Y)和/或铜(Cu)中的一种或更多种低于百分之二十(20％)、余量为铝的铝合金。然而，潜在地，金属材料420可以是其他金属或金属合金，具有铝或不具有铝。在一些实施例中，金属材料420可以是完全统一的；尽管金属材料420可以包含两种或更多种金属/合金的混合物，或者金属材料420可以大致是统一的，其中包括痕量的一种或更多种其他金属/合金。

金属材料420可以是入口406能够容纳的任何几何形状(例如，形状和/或尺寸)。例如，金属材料420可以包括机加工碎片、金属弹丸、金属支撑材料、来自失败的AM和3-D打印工艺的零件等等。此外，金属材料420可以包括金属粉末，比如由于未能满足质量保证/质量控制过程而被拒绝的金属粉末和/或在球磨机400的/该球磨机上的清洁和/或脱粉操作期间回收的金属粉末。这种金属粉末可以在球磨机400的操作循环期间(例如，当球磨机400产生金属粉末时)和/或在球磨机400的操作循环之间(例如，当球磨机400被清洁或脱粉时)被回收。

虽然一些材料可以再循环或回收用于与球磨机400一起使用，但是再循环或回收的材料可能需要清洁或改变，以使其处于对于球磨机400来说能够接受的原料状态(例如，合金、化学组成、形态、细粒状态等)。例如，一些AM工艺可能改变其中使用的金属或合金的化学组成，比如通过一些挥发性元素(例如，Zr、Mg等)的损失，因此可能需要改变一些金属或合金的化学组成(例如，通过添加一种或更多种元素)以使金属或合金恢复到适合于在未来AM工艺中使用的状态。

在一些实施例中，球磨机400包括磨碎机412。磨碎机412可以被配置成接收金属材料420并且将金属材料420磨碎成合适大小以将其供给到粉碎部件402中，在该粉碎部件中，经由一些介质(例如，“球”)产生金属粉末。例如，磨碎机412可以被配置成将各种大小的金属零件和/或结构磨碎成适合于球磨的金属碎片或弹丸。

为此，球磨机400可以包括过滤器、筛网或其他机构，以将具有不适合于球磨的几何形状的金属材料与具有适合于球磨的几何形状的金属材料分离。这种过滤器、筛网或其它机构可以被配置成允许几何形状合适的金属材料(例如，金属碎片或弹丸)在粉碎部件402中通过，同时防止几何形状不合适的金属材料通过。几何形状不合适的金属材料可以被包含在磨碎机412中，该磨碎机可以继续磨碎这种金属材料，直到获得合适的几何形状(例如，直到金属材料的大小/尺寸充分减小)。

在一些实施例中，球磨过程本身的起始点可以在金属材料420通过入口406沉积在粉碎部件402中时开始，例如，在金属材料被磨碎机412减小大小/尺寸之后开始。粉碎部件402可以具有大致中空的内部，该内部被配置成用于发生球磨碾磨过程，例如，粉碎部件402的内部可以是一个或更多个大致中空的腔室。

粉碎部件402的内部可以是适合于发生本文所述的球磨过程的任何尺寸和/或几何形状。例如，粉碎部件402的内部可以大致是光滑的和柱形的，因此所述粉碎部件的内部可以没有任何尖锐的拐角或角度，比如直角。此外，粉碎部件402的内部的至少一部分可以是大致锥形的。例如，粉碎部件402可以朝向出口408逐渐变细。

金属材料420可以在粉碎部件402内进行实质性转化，以便产生金属粉末422；然而，这样做可能至少涉及金属材料的喜欢或破碎以获得合适的粉末微粒大小以及改变金属材料的表面特性或形态以获得球形或接近球形的粉末微粒。金属材料的细化或破碎依赖于磨碎介质和金属材料之间的冲击力大于金属材料破裂时的临界冲击力，而传播形态变化(并且因此使其成球形或球形化)依赖于小于该临界冲击力的冲击力。此外，磨碎介质和金属材料之间传播形态变化的冲击频率明显大于引起破碎的冲击频率。

为了适应和促进一个连续球磨机内的这种差异，粉碎部件402可以在其内包括两个或更多个区域。例如，如所示出的，粉碎部件402包括第一区域404a、第二区域404b和第三区域404c。然而，在一些其他实施例中，粉碎部件402可以包括比所示的三个区域更多或更少的区域。粉碎部件402内的区域可以以一种或更多种方式中的任何一种进行物理分离，也可以不以一种或更多种方式中的任何一种进行物理分离，如下面进一步描述的。

粉碎部件402内的区域中的每一个可以具有对应的冲击部件或布置在其中的磨碎介质。如图4中所示，第一磨碎介质410a布置在第一区域404a内，第二磨碎介质410b布置在第二区域404b内，而第三磨碎介质410c布置在第三区域404c内。

在一些实施例中，每个磨碎介质410a-c可以是球或大致球形的物体。在一些其他实施例中，磨碎介质410a-c中的至少一种可以配置有不同的形状。每个磨碎介质410a-c的大小(例如，直径)和重量在区域404a-c的对应区域中可以是大致统一的。此外，分别布置在每个区域404a-c中的每个磨碎介质410a-c的大小和/或重量可以从最靠近入口406(并且最远离出口408)的区域向最靠近出口408(并且最远离入口406)的区域逐渐减小。例如，第一磨碎介质410a可以各自具有近似四十(40)毫米(mm)的直径，第二磨碎介质410b可以各自具有近似二十(20)mm的直径，而第三磨碎介质410c可以各自具有大约一(1)mm的直径

每个磨碎介质410a-c可以由金属或金属合金制成，其在每个磨碎介质410a-c内可以是统一的。在不同区域，每个磨碎介质410a-c的对应金属或金属合金可以是相同的或者在部分或全部磨碎介质410a-c之间可以是不同的。换句话说，第一磨碎介质410a可以全部由第一金属或第一金属合金组成，第二磨碎介质410b可以全部由第二金属或第二金属合金组成，而第三磨碎介质410c可以全部由第三金属或第三金属合金组成；然而，第一、第二和/或第三金属或金属合金可以相同或不同。例如，第一磨碎介质410a可以由具有比第三磨碎介质410c更大的强度和/或硬度的金属或金属合金组成。

对于金属材料420，每个磨碎介质410a-c的对应金属或金属合金可以具有比金属材料420更高的强度(例如，屈服强度、抗压强度等)和/或硬度。在一些实施例中，每个磨碎介质410a-c可以由钢或其他铁碳合金组成。在一些其它实施例中，第一磨碎介质410a具有的重量可以近似为金属粉末422的微粒的重量的六十(60)倍，第二磨碎介质410b具有的重量可以近似为金属粉末422的微粒的重量的三十(30)倍，而第三磨碎介质410c具有的重量可以近似等于金属粉末422的微粒的重量。

根据各种实施例，粉碎部件402的区域可以基于以下参数中的一个或更多个之间的差异而被视为独立的，可以控制所述参数，以在金属粉末422到达出口408之前细化金属材料的大小和/或形态：磨碎介质的重量与金属粉末的重量的比率(例如，包括从60：1至1：1的范围)、磨碎介质的大小(例如，包括从40mm至1mm的范围)、磨碎介质的材料、温度(例如，包括从-200摄氏度(℃)或液氮温度至+200℃的范围)、添加剂(例如，表面活性剂、润滑剂、磨料等)、球磨机400的驱动轴的纵横比和/或球磨机400的驱动轴的表面纹理。

用于细化金属材料的大小和/或形态的一个或更多个参数可以经由计算机***450所调节的一个或更多个过程来控制，该计算机***可以经由至少一个有线和/或无线通信链路与球磨机400连接。计算机***450可以被配置成自动实行一些过程。

在一些配置中，计算机***450可以检测粉碎部件402内(特别是区域404a-c内)的各种条件，并且计算机***450可以基于检测到的各种条件调整一个或更多个参数(例如，与闭环馈送***一样)。例如，计算机***450可以检测一个区域中的金属材料420的大小/尺寸和/或形态，并且基于检测到的大小/尺寸和/或形态调节下一个区域中的一个或更多个参数(例如，温度、添加剂、旋转速度、振动移动、振动强度等)。在一些其他配置中，计算机***450可以独立于粉碎部件402内的各种条件来调节一个或更多个参数。

使用温度作为一个示例，可以控制粉碎部件402内的温度，以在粉碎部件402的中间区域(例如，第二区域404b)处或在其附近达到一些最低温度。这样做，可以降低使已经破碎的金属材料420进一步破碎的临界点(例如，最小冲击力)，并且可以避免冷焊。然后，温度可以在相对更靠近出口408的区域处再次变暖，以增加使金属材料420破碎的临界点，并且促进形态改变。

关于添加剂，可以在特定区域处添加一种或更多种添加剂。一种或更多种添加剂可以被配置成防止金属材料420的冷焊、防止金属材料420的聚沉、防止金属材料420的化学硬化、润滑金属材料420、改变磨碎介质410a-c和金属材料420之间的冲击力、改变磨碎介质410a-c和金属材料420之间的冲击频率、增加磨碎介质410a-c和金属材料420之间的能量传递和/或改变磨碎介质410a-c和金属材料420之间的剪切力的量。

可以在特定区域(例如，相对靠近出口408)处添加一种或更多种其他添加剂，以改变通过球磨机400产生的金属粉末422的最终性质，比如金属粉末422的流动性。可以引入一些添加剂以产生混合良好的、大量最终确定化学组成的金属粉末422，该金属粉末可以在随后的AM工艺中被有效地再合金化。例如，可以添加特定的元素或化合物来修复或再合金化金属粉末422，例如，使得金属粉末422包括AM工艺所需的一些性质，比如合金、化学组成、形态和/或细粒状态。

如本文所述，球磨机400可以被设计用于碾磨不同区域，在不同区域处，控制对应的冲击频率和冲击力，以使金属材料420连续破碎、解聚和形态改变，以便产生金属粉末422。在一些实施例中，这种连续碾磨至少部分地通过不同区域404a-c处的不同大小的磨碎介质410a-c来实现(例如，对应竖直定向的球磨机来说，区域404a-c可以对应于金属材料420的不同行进长度或金属材料的不同行进高度)。

因此，球磨机400可以被配置成当金属材料420在粉碎部件402的不同区域404a-c之间行进时在金属材料420和对应磨碎介质410a-c之间产生冲击。金属材料420和磨碎介质410a-c的移动可以由驱动部件414引起。具体而言，驱动部件414可以是粉碎部件402的一部分或者可以连接至该粉碎部件，并且驱动部件414可以被配置成驱动粉碎部件402的移动，从而导致其内的金属材料420和磨碎介质410a-c移动。

在一些实施例中，驱动部件414可以是齿轮或类似嵌齿，其可以与另一个齿轮或嵌齿相互作用，例如，使粉碎部件402根据驱动部件414的移动而移动。在一些其他实施例中，驱动部件414可以是轴(例如，驱动轴)，例如类似于轮轴，粉碎部件402可以围绕该轴旋转。驱动部件414可以限定粉碎部件402的旋转的轴线。例如，粉碎部件402可以与驱动部件414一起旋转或围绕该驱动部件旋转。

在其他实施例中，驱动部件414可以使粉碎部件402平移，例如除了旋转之外或作为旋转的替代。例如，驱动部件414可以使粉碎部件402振动。这种振动可以包括至少竖直平移和/或水平平移的快速重复，例如，驱动部件414可以使粉碎部件402在限定的行进距离内快速地上下、前后和/或左右行进。

潜在地，粉碎部件402可以包括两个或更多个驱动部件或者可以与两个或更多个驱动部件连接，并且区域404a-c中的至少一个可以与所述两个或更多个驱动部件中的对应一个连接。例如，区域404a-c中的至少两个可以被配置成用于独立移动，并且一个驱动部件可以使区域404a-c中的一个以与另一个驱动部件使区域404a-c中的另一个旋转的速度不同的速度旋转。

粉碎部件402可以在第一区域404a处接收金属材料420，该第一区域具有布置在其中的第一磨碎介质410a，并且驱动部件414可以引起第一磨碎介质410a和金属材料420的移动。当第一磨碎介质410a和金属材料420由于所引起的移动而彼此混合时，第一磨碎介质410a可以冲击金属材料420。第一区域404a中的这种冲击可以导致金属材料420破碎，例如，使得金属材料420的大小减小并且表面积增加。换句话说，导致金属材料420破碎的第一磨碎介质410a的冲击力和/或频率可以增加金属材料的“碎片”数量。

因此，第一磨碎介质410a可以以足以破碎金属材料420的最小的冲击力和/或冲击频率冲击金属材料420。换句话说，最小的冲击力和/或冲击频率可能超过金属材料420被第一磨碎介质410a撞击时破裂的临界点(例如，最小冲击力)。

可以通过控制第一区域404a的一个或更多个参数来调制这样的临界点，例如，以便降低临界点，并且因此促进金属材料420的破碎。一些参数可以包括第一磨碎介质410a的重量、大小(例如直径)和/或材料。一些其他参数可以包括温度、添加剂、驱动部件414的纵横比和/或驱动部件414的表面纹理(例如，驱动部件414的齿的数量和/或大小)。

在一些实施例中，粉碎部件402可以包括一个或更多个通道416或注射点，例如，从外表面穿过内表面并且通向区域404a-c中的一个。这样的通道416(或注射点)可以通过提供用于将一种或更多种外部物质或元素直接引入到一个或更多个区域404a-c中的机构来允许控制各种参数。这种外部物质或元素可以手动添加和/或可以通过由计算机***450控制/调节的一些过程添加。

金属材料420可以在室温下或接近室温时进入入口406。也就是说，球磨机400的温度在入口406处可以是未调制的。未调制的温度可以延伸通过磨碎机412——例如，磨碎机412可以处于室温或接近室温，使得金属材料420在磨碎期间同样处于室温或接近室温。

然而，第一区域404a内的温度可以调制。这样做，可以降低金属材料420的临界点(例如，使金属材料破裂所施加的最小冲击力)。可以引入一种或更多种类型的冷冻剂和/或制冷空气(例如，经由通道416)，以便降低第一区域404a内的温度，并且因此降低金属材料420的温度。在一些实施例中，第一区域404a可以冷却至近似0℃的温度；然而，根据不同的实施例，第一区域404a内的温度可以不同。

附加地或替代地，可以将一种或更多种添加剂引入到第一区域404a中。例如，一种或更多种添加剂可以包括磨料、二氧化硅、硬脂酸、石墨烯和/或另一种添加剂。在第一区域404a中引入的一种或更多种添加剂可以改变冲击力、冲击频率、剪切力的量和/或金属材料420的性质，以产生金属粉末422。例如，添加剂可以降低金属材料420的临界点(例如，使金属材料破裂所施加的最小冲击力)和/或可以增加第一磨碎介质410a对金属材料420的冲击力，从而增加第一磨碎介质410a在破碎金属材料420时的功效。

根据一些实施例，第一磨碎介质410a和金属材料420之间的冲击频率相对于第三磨碎介质410c和金属材料420(至少在第一区域404a中大小减小)之间的冲击频率可能更低。然而，第一磨碎介质410a和金属材料420之间的冲击力相对于第三磨碎介质410c和金属材料420的冲击力可能更大。例如，驱动部件414(以及可能的其他驱动部件)可以不同地引起第一区域404a和第三区域404c中的移动，以控制相对冲击力和/或相对冲击频率。

金属材料420从第一区域404a行进至粉碎部件402内的下一个区域(即第二区域404b)。在所示的实施例中，下一个区域是金属材料420的大小/尺寸进一步减小的区域；然而，在其他实施例中，下一个区域可以是金属材料的表面特性被改变的区域，比如类似于第三区域404c的区域或在第三区域404c之前用作预备阶段的区域。

基于粉碎部件402的移动和/或定向，金属材料420可以从第一区域404a行进至第二区域404b。例如，粉碎部件402可以(略微)向下倾斜地定向，其中入口406相对高于出口408，或者粉碎部件402可以根据竖直配置而定向。粉碎部件402的旋转和/或振动(由驱动部件414驱动)可以导致金属材料420穿过区域404a-c朝向出口408行进。此外，粉碎部件402的内部几何形状可以使金属材料420从一个区域行进至下一个区域，例如，粉碎部件402的内部的锥形几何形状可以促进金属材料420朝向出口408的前进路径。

球磨机400可以被配置成防止金属材料420离开一个区域并且进入下一个区域，直至获得适当的大小、尺寸和/或形态。至少一个对应的过滤器或筛网可以定位在粉碎部件402内的区域404a-c中的每一个之间。例如，至少一个第一过滤器或第一筛网可以定位在第一区域404a和第二区域404b之间的粉碎部件402内，而至少一个第二过滤器或第二筛网可以定位在第二区域404b和第三区域404c之间的粉碎部件402内。

一旦金属材料420在第一区域404a中(充分)破碎，该金属材料会行进至第二区域404b。在第二区域404b中，驱动部件414引起第二磨碎介质410b和金属材料420的移动，从而在它们之间产生冲击。类似于第一区域404a中的冲击，第二区域404b中的冲击可以导致金属材料420破碎，例如，使得金属材料420的大小减小并且表面积增加。然而，由于金属材料420的大小/尺寸减小，所以金属材料420被撞击时破裂的临界点(例如，最小冲击力)在第二区域404b中相对于第一区域可能不同。

因此，可以对第二区域404b中的一个或更多个参数进行不同于第一区域404a中的一个或更多个参数的控制，例如，以便降低金属材料420的临界点。特别地，包括重量、大小(例如，直径)和/或第二磨碎介质410b的材料的参数可以不同于第一磨碎介质410a的参数。此外，一个或更多个其他参数，比如温度、添加剂、驱动部件414(或另一个驱动部件)的纵横比和/或驱动部件414(例如，或另一个驱动部件)的表面纹理，可以被控制为不同于第一区域404a中的参数。

潜在地，第二区域404b中的金属材料420的大小减小可能导致临界冲击点增加。因此，第二区域404b中的温度可以相对于第一区域404a(以及第三区域404c)降低。例如，球磨机400的温度(包括金属材料420暴露的温度)可以在第二区域404b中处于其最低温度。相比而言，球磨机400的温度可以在第三区域404c中处于其最高(最热)温度，而第一区域404a中的温度介于两者之间(例如，近似处于或低于0℃)。

说明性地，第二区域404b中的温度可以被控制为近似-200℃；然而，根据不同的实施例，第二区域404b内的温度可以不同。第二区域404b中的温度可以降低金属材料420的临界冲击点，同时避免冷焊(可能借助添加剂)。

可以引入一种或更多种类型的冷冻剂和/或制冷空气，以便降低第二区域404b内的温度，并且因此降低金属材料420的温度。例如，干冰和/或液氮可以例如经由通道416添加到第二区域404b中。

附加地或替代地，可以将一种或更多种添加剂引入到第二区域404b中，例如经由通道416。例如，一种或更多种添加剂可以包括磨料、二氧化硅、硬脂酸、石墨烯和/或另一种添加剂。在第二区域404b中引入的此类添加剂可以改变冲击力、冲击频率、剪切力的量和/或金属材料420的性质，以产生金属粉末422。例如，可以降低金属材料420的临界点(例如，使金属材料破裂所施加的最小冲击力)和/或可以增加第一磨碎介质410a对金属材料420的冲击力。引入到第二区域404b中的添加剂可以与引入到第一区域404a中的添加剂相同或不同。

根据一些实施例，第一磨碎介质410a和金属材料420之间的冲击频率相对于第三磨碎介质410c和金属材料420(至少在第一区域404a中大小减小)之间的冲击频率可能更低。然而，第一磨碎介质410a和金属材料420之间的冲击力相对于第三磨碎介质410c和金属材料420的冲击力可能更大。例如，驱动部件414(以及可能的其他驱动部件)可以不同地引起第一区域404a和第三区域404c中的移动，以控制相对冲击力和/或相对冲击频率。

金属材料420在一个或更多个前述区域处充分破碎之后，破碎的金属材料可以到达一个或更多个区域，在该一个或更多个区域中，破碎的金属材料的表面特性或形态被改变，以最终产生金属粉末422。例如，破碎的金属材料420可以穿过第一区域和第二区域以到达第三区域404c，在该第三区域处，金属材料420的表面特性被改变，例如，以获得(接近)球形金属粉末422。

基于粉碎部件402的移动、定向和/或内部几何形状，金属材料420可以到达第三区域404c。例如，粉碎部件402可以(略微)向下倾斜地定向，其中入口406相对高于出口408，粉碎部件402可以根据竖直配置而定向和/或粉碎部件402可以具有朝向出口408逐渐变细的锥形内部几何形状。

类似于上面相对于第一区域和第二区域描述的配置，破碎的金属材料420可以在第三区域404c处与第三磨碎介质410c混合。当驱动部件414引起第三磨碎介质410c和金属材料420的移动时，第三磨碎介质410c冲击金属材料420。第一区域404a中的这种冲击可以改变金属材料420的表面特性或形态，而不会导致金属材料的破碎，例如，使得金属粉末422的微粒的外表面变成球形或接近球形。

因此，第三磨碎介质410c可以以最大的冲击力和/或冲击频率冲击金属材料420，该最大的冲击力和/或冲击频率不足以破碎金属材料420，但足以改变破碎金属材料420的表面特性/形态。换句话说，第三磨碎介质410c对破碎金属材料420的最大的冲击力和/或冲击频率可以小于破碎的金属材料420的临界点(例如，导致金属材料420在第三区域404c中再次破碎的最小冲击力)。

在一些实施例中，第三区域404c可以是高能量的区域，例如，相对于第一区域404a的低能量，使得在第三区域404c中磨碎介质与金属材料之间的冲击频率增加，但冲击力降低。然而，在一些其他实施例中，不同的区域可以被视为“低能量”和“高能量”，并且不同的区域可以不同地布置在粉碎部件402中，以根据需要合金化和/或改变金属材料420，从而产生金属粉末422(例如，纳米细粒细化)。

与上述其它区域一样，可以控制第三区域404c内的一个或更多个参数，尽管可以控制第三区域404c内的参数以防止金属材料420的破碎(例如，提高临界点)，同时促进金属材料420的形态变化。因此，各种参数可以包括第三磨碎介质410c的重量、大小(例如直径)和/或材料。各种其他参数可以包括温度、添加剂、驱动部件414的纵横比和/或驱动部件414的表面纹理(例如，驱动部件414的齿的数量和/或大小)。

举例来说，第三区域404c内的温度可以升高，例如，相对于室温。这样做，金属材料420的临界点(例如，使金属材料破裂所施加的最小冲击力)可以提高，但是金属材料420的表面的延展性可以提高。例如，可以引入热空气(例如，经由通道416)，以便提高第三区域404c内的温度。在一些实施例中，第三区域404c可以被加热至近似+200℃的温度；然而，根据不同的实施例，第三区域404c内的温度可以不同。

附加地或替代地，可以将一种或更多种添加剂引入到第一区域404a中。例如，一种或更多种添加剂可以包括表面活性剂、润滑剂、二氧化硅、硬脂酸、石墨烯和/或另一种添加剂。在第三区域404c中引入的一种或更多种添加剂可以改变冲击力、冲击频率、剪切力的量和/或金属材料420的性质，以产生金属粉末422。例如，在第三区域404c中引入的添加剂可以增加金属材料420的临界点(例如，使金属材料破裂所施加的最小冲击力)和/或可以增加金属材料420的延展性，从而增加第三磨碎介质410c在将金属材料420的形态改变为(接近)球形时的功效。

当破碎的金属材料420的表面特性/形态在最后区域(例如，第三区域404c)中得到令人满意的改变时，该(接近)球形金属材料可以产生金属粉末422。球磨机400可以在出口408处输出金属粉末422，例如，将该金属粉末输出到用于成品金属粉末的接收器或其他合适的容器中。例如，粉碎部件402可以(略微)向下倾斜地定向，其中出口408相对低于第三区域404c，或者粉碎部件402可以根据竖直配置而定向。

替代地或附加地，粉碎部件402的旋转和/或振动(由驱动部件414驱动)可以导致金属材料420朝向出口408行进。此外，粉碎部件402的内部几何形状可以使金属材料420朝向出口408行进，例如，粉碎部件402的内部的锥形几何形状可以促进金属材料420朝向出口408的前进路径。

一旦每个微粒都足够球形并且在限定的大小(例如直径)范围内，球形金属材料可以产生金属粉末422。因此，球磨机400可以被配置成将离开出口408的金属材料420破碎，直到获得合适的大小和形态。例如，至少一个过滤器或筛网可以定位在第三区域404c和出口408之间。该至少一个过滤器或筛网可以防止金属材料420通过出口408离开。

虽然球磨机400被示出为具有一个出口，但球磨机400的一些其他实施例可以包括两个或更多个出口和/或可以在粉末产生期间的不同点处调制通过出口408的输出。也就是说，球磨机400可以被配置成产生具有不同特性(例如，不同大小/直径和/或不同形态)的金属粉末，例如，可能在球磨机400的连续操作期间。

因此，可以调制最终粉末的特性(或对其的约束)，使得产生不同的粉末并且通过出口408和/或附加出口输出所述粉末。例如，球磨机400可以在球磨过程期间重新配置最终粉末的大小/直径，比如通过在已经产生了一些金属粉末之后减小最终金属粉末的大小/直径和/或改变最终金属粉末的可接受形态。为此，球磨机400可以重新配置或更换金属粉末穿过以通过出口408分配的一个或更多个过滤器或筛网，例如，使得只有比先前产生的金属粉末相对更小和/或具有不同形态的微粒能够穿过一个或更多个过滤器或筛网行进。附加地或替代地，球磨机400可以重新配置或切换到另一个出口(例如，不同于出口408)，使得仅准许较小大小/直径和/或不同形态的金属粉末穿过。

在一些实施例中，至少一个过滤器或筛网可以以一定的频率(或多个过滤器或筛网的对应频率)振动，这可以促进金属粉末422的喷射，所述金属粉末符合粉末产生的大小范围和形态约束。附加地或替代地，至少一个过滤器或筛网可以回旋或旋转，例如，与至少一个其它过滤器或筛网偏移，以便控制第三区域404c中的金属材料420的流动，并且因此仅允许喷射大小范围和形态约束内的金属粉末422。

在一些其他实施例中，一个或更多个传感器可以被布置在粉碎部件402内，比如视觉传感器、超声波传感器和/或声学传感器。一个或更多个传感器可以与计算机***450连接，并且因此可以提供关于传感器定位所在的一个或更多个区域404a-c内的金属材料的信息。计算机***450可以使用来自传感器的信息来检测一个或更多个区域404a-c中的金属材料420的大小和/或形态，并且计算机***450可以基于检测到的大小和/或形态来控制金属材料420在这些区域的行进。

例如，一组传感器可以位于出口408附近并且可以被配置成感测关于第三区域404c中的破碎金属材料的信息。计算机***450可以接收来自所述一组传感器的信息，并且基于该信息，计算机***可以确定是否产生了金属粉末422——也就是说，计算机***450可以确定金属材料420是否被破碎成一定大小并且被改变成作为金属粉末422可接受的球形形态。当计算机***450确定金属材料420被破碎成一定大小并且被改变成作为金属粉末422可接受的球形形态时，计算机***450可以使金属粉末422通过出口408分配，比如通过打开屏障。否则，计算机***450可以通过粉碎部件402来保留金属材料420，直到该金属材料被破碎成一定大小并且改变成作为金属粉末422可接受的球形形态。

在一些方面，金属粉末422的性质或特征可以是能够配置的。例如，计算机***450可以接收指示一些大小/尺寸范围和/或形态的用户输入，并且计算机***450可以配置球磨机400的一个或更多个参数，使得球磨机400产生符合大小/尺寸范围和/或形态的金属粉末。潜在地，这种用户输入可以包括AM工艺的类型(例如，SLS、SLM或其他基于PBF的工艺)和/或AM工艺的构建件的类型(例如，节点、结构、载荷支承部分等)，金属粉末是为了所述工艺制造的，并且计算机***450可以基于包括AM工艺的类型和/或AM工艺构建件的类型的用户输入来配置球磨机400。

在一些进一步的实施例中，球磨机400可以被配置成通过在入口406处添加添加剂和/或清洁试剂(例如，而非金属材料420)进行清洁。也就是说，球磨机400可以通过实行球磨过程而“自清洁”，但这是通过一些清洁添加剂和/或清洁试剂而不是通过用于产生金属粉末422的金属材料420。在一些其他进一步的实施例中，通过入口406、出口408、通道416、介质进入部/出口点和/或进入粉碎部件402的内部的其它路径中的一个或更多个，使用加压液体和/或气体和/或引入液氮或其它添加剂，可以至少部分地清洁球磨机400。

图5示出了根据本公开的各种实施例的连续球磨机500或“球磨机”的另一个示例。球磨机500可以是球磨机400的一种实施方式，并且因此同样可以包括粉碎部件502，该粉碎部件被分成多个区域，例如第一区域504a、第二区域504b和第三区域504c，并且具有相对地布置在其上的入口506和出口508。

根据各种实施例，粉碎部件502可以包括锥形部段526，该锥形部段在最靠近入口506的点处相对最宽，而在最靠近出口508的点处相对最窄。虽然球磨机500被示出为具有锥形部段526，该锥形部段仅横跨整个粉碎部件502的一部分，但是在其他实施例中，粉碎部件502的大部分或全部可以被限定为锥形部段526。

在其他实施例中，粉碎部件502可以包括第二锥形部段，该第二锥形部段可以与锥形部段526大致相反。在这样的其他实施例中，粉碎部件502的最窄区可以相对靠近中部，在该处，锥形部段526的最窄部段与第二锥形部段相交。因此，锥形部段526和第二锥形部段的最宽区可以分别靠近入口506和出口508。

在粉碎部件502内，第一磨碎介质510a、第二磨碎介质510b和第三磨碎介质510c中的每一种可以分别布置在第一、第二和第三区域504a-c中。球磨机500可以被配置成维持磨碎介质的这种布置，例如，以防止或降低磨碎介质510a-c中的一种与磨碎介质510a-c中的另一种混合的可能性。

在一些配置中，粉碎部件502的内部几何形状可以有助于防止磨碎介质510a-c混合。例如，粉碎部件502的内部几何形状可以被配置成减少或防止布置在一个区域内的一种磨碎介质行进至另一个区域(并且与另一个区域的另一种磨碎介质混合)。然而，这种内部几何形状仍然可以允许金属材料在其中自由流动，例如在适当时在区域之间自由流动。

在一些其他配置中，这些配置可以包括球磨机500的竖直定向或相对更竖直的定向，磨碎介质510a-c可以准堆叠(quasi-stacke)在对应区域504a-c内，并且粉碎部件502的大致水平移动可以使磨碎介质510a-c的混合(例如，竖直混合)最小化。例如，粉碎部件502可以包括介质排出部530的一个或更多个点。球磨机500可以被配置成通过介质排出部530释放磨碎介质510a-c中与磨碎介质510a-c中的另一种混合的一种。

通过介质排出部530释放的磨碎介质510a-c中的一种可以被重新分类，然后例如通过介质入口528的点添加回到区域504a-c中的相应一个区域中。在一些实施例中，可以自动实行将磨碎介质中的一种重新分类并且使其返回到其相应的区域。尽管在其他实施例中，可以手动执行将磨碎介质中的一种重新分类并且使其返回到其相应的区域。

在一些实施例中，可以涂覆磨碎介质510a-c中的一种或更多种。例如，第一磨碎介质510a可以涂覆有增加金属材料在冲击时破碎的可能性的物质。相反，第三磨碎介质510c可以涂覆有降低金属材料在冲击时破碎的可能性的物质，这可以增加金属材料在与第三磨碎介质510c冲击时所导致的表面特性的改变。说明性地，可以用于涂覆磨碎介质510a-c中的至少一种的物质可以防止金属材料的冷焊、防止金属材料的聚沉、防止金属材料的化学硬化、润滑金属材料、改变至少一种磨碎介质510a-c的冲击力、改变至少一种磨碎介质510a-c的冲击频率、增加传入或传出至少一种磨碎介质510a-c的能量和/或改变至少一种磨碎介质510a-c的剪切力。

由于磨碎介质上的涂层可能随着时间的推移而剥落或以其他方式磨损，因此涂层可以重做。例如，磨碎介质可以在金属粉末产生的循环之间被重新涂覆。附加地或替代地，磨碎介质可以在通过介质排出部530移除并且通过介质入口528添加时(例如，在金属粉末产生的循环期间)被重新涂覆。

根据各种实施例，球磨机500可以包括不同于齿轮或嵌齿的驱动部件514，比如环绕粉碎部件502的齿轮。例如，驱动部件514可以包括至少一个驱动轴。潜在地，驱动部件514可以与粉碎部件502连接或被制造(例如，机加工)为该粉碎部件的一部分，并且驱动部件可以穿过粉碎部件502的内部的至少一部分定位。

驱动部件514可以被配置成旋转(例如，驱动部件514可以与马达或其他发动机连接)，这可以驱动粉碎部件502以及布置在其中的部件(例如，磨碎介质510a-c、金属材料等)的移动。驱动部件514可以限定粉碎部件502的旋转的轴线。

在一些实施例中，驱动部件514使粉碎部件502移动(旋转)的速度和/或力可以基于区域504a-c中的一个。例如，驱动部件514可以被配置成当金属材料被布置在第一区域504a内时使粉碎部件502以相对较低的速率旋转，但驱动部件514可以被配置成当金属材料被布置在第三区域504c内时使粉碎部件502以相对较快的速度旋转。

驱动部件514的纵横比可以影响粉碎部件502的移动以及其中的磨碎介质510a-c和金属材料的移动。驱动部件514的驱动的纵横比可以被调制，这可以改变磨碎介质510a-c和金属材料的冲击力和/或冲击频率。

在一些其他实施例中，驱动部件514可以包括两个或更多个驱动轴。例如，驱动部件514可以包括用于粉碎部件502内的区域504a-c中的每一个的对应驱动轴。驱动轴中的每一个的纵横比可以根据区域504a-c中的每一个所需的冲击力和/或冲击频率来配置。

潜在地，区域504a-c中的两个或更多个可以被配置成独立移动(旋转)。例如，驱动部件514可以包括用于粉碎部件502内的三个区域的三个驱动轴。每个驱动轴可以使区域504a-c中的对应一个区域以对应的速率独立旋转，该对应的速率被配置成用于该区域所需的冲击力和/或频率。

在一些实施例中，驱动部件514可以被涂覆，例如，驱动部件514中的一个或更多个驱动轴可以单独涂覆有相同或不同的物质或添加剂。例如，在第一区域504a中，驱动部件514可以涂覆有增加金属材料在冲击时破碎的可能性的物质。然而，在第三区域504c中，驱动部件514可以涂覆有降低金属材料在冲击时破碎的可能性的物质，这可以增加金属材料的表面特性的改变。说明性地，可以用于涂覆驱动部件514的物质可以防止金属材料的冷焊、防止金属材料的聚沉、防止金属材料的化学硬化、润滑金属材料、改变冲击力、改变冲击频率、增加能量传递和/或改变剪切力的量。

随着时间的推移，球磨过程可能导致驱动部件514上的一些涂层磨损或“剥落”。因此，驱动部件514上的涂层可以被重新施加，例如，在粉末产生的循环之间重新施加。附加地或替代地，驱动部件514上的涂层可以被改变，例如，根据最终粉末的期望特性、被碾磨的金属材料的类型等。

图6示出了根据本公开的各种实施例的连续球磨机600或“球磨机”的另一个示例。球磨机600可以是球磨机400和/或球磨机500的一种实施方式，并且因此同样可以包括粉碎部件602，该粉碎部件被分成多个区域，例如第一区域604a、第二区域604b和第三区域604c，并且具有相对地布置在其上的入口606和出口608。

根据各种实施例，球磨机600包括驱动部件614，该驱动部件可以是至少一个驱动轴。例如，驱动部件614可以限定粉碎部件602的旋转的轴线。潜在地，驱动部件614可以包括两个或更多个驱动轴，例如，驱动部件614可以包括三个驱动轴，所述驱动轴中的每一个可以被配置成驱动粉碎部件602内的区域604a-c中的至少一个的移动/在该区域中的移动。

当驱动部件614被配置成包括两个或更多个驱动轴时，该两个或更多个驱动轴中的部分或全部可以具有一些不同的特性。例如，两个或更多个驱动轴可以具有不同的纵横比，例如，被配置成用于第一区域604a的一个驱动轴可以具有与被配置成用于第三区域604c的另一个驱动轴不同的纵横比。在一些其他示例中，两个或更多个驱动轴可以具有不同的尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径等)和/或不同的形状。

在图6所示的各种实施例中，臂组632被布置在粉碎部件602内。例如，在碾磨过程期间，臂632可以沿着粉碎部件602内的金属材料的行进的方向成一定角度(例如，近似45°)延伸。在一些实施例中，臂632可以被配置成从驱动部件614延伸。在一些其他实施例中，臂632中的一些或全部可以从粉碎部件602内的另一个表面延伸。例如，臂632中的一些或全部可以从粉碎部件602的内表面延伸。

区域604a-c中的每一个可以具有大致定位在其中的至少一个臂632。例如，一个或更多个驱动轴中的每一个可以具有从其延伸的至少一个臂632，例如，使得区域604a-c中的每一个可以具有大致定位在其中的至少一个臂632。然而，大致定位在区域604a-c中的每一个区域内的臂632的数量可以不同。

臂632的长度可以允许在粉碎部件602内移动。特别地，臂632的长度(s)可以允许驱动部件614在不接触粉碎部件602的内表面情况下旋转360°(并且因此导致臂旋转相同的360°)。因此，当粉碎部件602的内部几何形状是柱形时，臂632的长度(s)可以小于粉碎部件602的半径的一半。

在一些实施例中，臂632可以各自具有一个统一的长度。在一些其他实施例中，臂632中的一些或全部可以具有不同的长度。例如，大致定位在第一区域604a中的臂可以比大致定位在第三区域604c中的臂具有更大的长度，由于粉碎部件602的锥形形状，所述第三区域可以具有比第一区域604a相对更小的体积。

臂632可以是任何合适的形状，所述形状对于所有臂632来说可以是统一的，或者所述形状对于部分或全部臂632来说可以是不同的。例如，臂632中的一些或全部可以是大致柱形的。附加地或替代地，臂632中的一些或全部可以具有刀片形状和/或三角形形状。此外，臂632中的一些或全部可以在连接(例如，连接至驱动部件614或粉碎部件602的内部)的点处逐渐变细，使得这些臂朝着其远侧端部变宽。

臂632可以是任何合适的表面纹理，所述表面纹理对于所有臂632来说可以是统一的，或者所述表面纹理对于部分或全部臂632来说可以是不同的。例如，臂632中的一些或全部可以具有被设计成增加摩擦或减少摩擦的一些表面纹理。

在粉碎部件602内，第一磨碎介质610a、第二磨碎介质610b和第三磨碎介质610c中的每一种可以分别布置在第一、第二和第三区域604a-c中。球磨机600可以被配置成维持磨碎介质的这种布置，例如，以防止或降低磨碎介质610a-c中的一种与磨碎介质610a-c中的另一种混合的可能性。

在一些配置中，臂632可以有助于防止磨碎介质610a-c混合。例如，臂632可以被配置成减少或防止布置在一个区域内的一种磨碎介质行进至另一个区域(并且与另一个区域的另一种磨碎介质混合)。此外，臂632仍然可以允许或可以帮助金属材料的自由流动，例如在适当时在区域604a-c之间自由流动。

潜在地，臂632可以基于臂632的冲击的频率维持磨碎介质610a-c的彼此分离。例如，不同组的臂632可以被配置成以不同的速率旋转，这可以控制臂632接触磨碎介质610a-c的频率。磨碎介质610a-c中的每一种可以以维持磨碎介质610a-c之间的分离的对应频率接触对应组的臂632。

在一些实施例中，球磨机600可以竖直定向，并且每组臂接触对应磨碎介质610a-c的频率可以通过将对应磨碎介质610a-c保持在其自身相应的一个区域604a-c内的高处来维持这种分离。为此，定位在区域604a-c中的每一个内的每组臂632可以被配置成具有与将对应磨碎介质维持在其自身区域内相对应的速度、量和/或几何形状。

此外，或者作为替代方案，为了维持磨碎介质610a-c的分离，臂632可以被配置成影响磨碎介质610a-c对区域604a-c内的金属材料的冲击力和/或冲击频率。例如，可以控制臂632中的一些臂的数量、大小、表面纹理和/或旋转速度，以在金属材料将被破碎的区域(例如，第一区域604a)中增加冲击力并且降低冲击频率，然而，可以控制臂632中的一些其它臂的数量、大小、表面纹理和/或旋转速度，以在金属材料的表面特性将被改变的区域(例如，第三区域604c)中减小冲击力并且增加冲击频率。

在一些实施例中，臂632中的一些或全部可以被涂覆，例如，臂632中的一些或全部可以涂覆有相同或不同的物质或添加剂。例如，在第一区域604a中，臂组632可以涂覆有增加金属材料在冲击时破碎的可能性的物质。然而，在第三区域604c中，另一臂组632可以涂覆有降低金属材料在冲击时破碎的可能性的物质，这可以增加金属材料的表面特性的改变。说明性地，可以用于涂覆臂632中的一些臂或全部臂的物质可以防止金属材料的冷焊、防止金属材料的聚沉、防止金属材料的化学硬化、润滑金属材料、改变冲击力、改变冲击频率、增加能量传递和/或改变剪切力的量。

图7示出了根据本公开的各种实施例的连续球磨机700或“球磨机”的另一个示例。球磨机700可以是球磨机400、球磨机500和/或球磨机600的一种实施方式，并且因此同样可以包括粉碎部件702。在一些实施例中，粉碎部件702可以包括第一区域704a和第二区域704b。

在一些实施例中，粉碎部件702内的区域704a-b可以由一组一个或更多个过滤器734a-c分开。潜在地，过滤器734a-c中的一个或更多个可以实施为筛网。尽管在图7中示出了三个过滤器，但是在其他实施例中可以使用更多或更少的过滤器和/或以分离其他区域(例如，第二区域和第三区域)。

过滤器734a-c中的每一个可以包括一组孔洞或通路。潜在地，过滤器734a-c可以全部包括相同数量的孔洞或通路；然而，过滤器734a-c中的一些或全部可以包括不同数量的孔洞或通路。过滤器734a-c的孔洞或通路可以对齐和/或可以偏移。

孔洞或通路中的每一个的大小/尺寸和/或形态可以被配置成允许令人满意地破碎/改变的金属材料从第一区域704a穿过以到达第二区域704b，同时防止不合适的金属材料穿过(例如，太大或太畸形而无法容纳在第二区域704的金属材料)。此外，球磨机700可以被配置成防止一个区域内的金属材料720向后行进到先前穿过的区域。

根据一些实施例，过滤器734a-c可以被配置成振动，以便控制金属材料逐渐流向第二区域704b。过滤器734a-c可以以一个统一的频率振动，或者过滤器734a-c中的一些或全部可以以不同的频率振动。根据一些其他实施例，过滤器734a-c可以以一个统一的速率旋转或转动，或者过滤器734a-c中的一些或全部可以以不同的速率旋转或转动。潜在地，过滤器734a-c中的一个或更多个可以连接至粉碎部件702的内部，并且因此一个或更多个过滤器可以根据粉碎部件702的旋转/移动(例如，由驱动部件引起)而旋转或振动。

在粉碎部件702中，第一磨碎介质710a和第二磨碎介质710b可以分别布置在区域704a-b中。球磨机700可以被配置成维持磨碎介质的这种布置，例如，以防止或降低磨碎介质710a-b中的一种与磨碎介质710a-b中的另一种混合的可能性。

在一些配置中，过滤器734a-c可以有助于防止磨碎介质710a-b混合。例如，过滤器734a-c可以被配置成减少或防止布置在第一区域404a内的第一磨碎介质410a行进到第二区域404b，反之亦然。具体而言，过滤器734a-c的通路的孔洞可能阻碍磨碎介质710a-b，并且因此防止磨碎介质710a-b移出其相应区域。

图8示出了用于使用根据本公开的各种实施例的连续球磨制造金属粉末的方法800。该方法可以通过球磨机(例如，球磨机400、500、600、700)和/或可以连接至球磨机的计算机***(例如，计算机***450)来实施。根据各种实施例，所示操作中的一个或更多个可以调换、省略和/或同时执行。在各种实施例中，虚线框中所示的操作可以是可选的。

首先，在粉碎部件的第一区域处接收金属材料(操作802)。粉碎部件可以至少包括第一区域和第二区域，第一区域具有布置在其中的多个第一磨碎部件，第二区域具有布置在其中的多个第二磨碎部件。在粉碎部件内，金属材料当在第一区域中时可以通过与多个第一磨碎部件接触而破碎，并且破碎的金属材料当在第二区域中时可以通过与多个第二磨碎部件接触而改变形态。

在一些实施例中，可以为金属材料与多个第一磨碎部件的接触或破碎的金属材料与多个第二磨碎部件的接触中的一种提供至少一种添加剂(操作804)。例如，所述至少一种添加剂可以被配置成防止金属粉末的焊接、防止金属粉末的聚沉、润滑金属粉末、调制与金属粉末的冲击频率、增加与金属粉末的能量传递或者防止金属粉末的化学硬化。

在一些实施例中，可以驱动定位在粉碎部件内的第一区域处的第一臂组的旋转(操作806)。金属材料可以基于第一臂组的旋转而破碎。使金属材料通过在第一冲击力和第一冲击频率下与多个第一磨碎部件接触而破碎(操作808)。

可以将破碎的金属材料过滤到合适位置，以改变破碎的金属材料的表面特性(操作810)。此外，可以维持多个第一磨碎部件和多个第二磨碎部件的分离(操作812)。

在一些实施例中，可以驱动定位在粉碎部件内的第二区域处的第二臂组的旋转(操作814)。基于第二臂组的旋转，可以改变破碎的金属材料的表面特性以获得金属粉末。通过使破碎的金属材料在低于第一冲击力的第二冲击力和高于第一冲击频率的第二冲击频率下与多个第二磨碎部件接触而改变破碎金属材料的表面特性(操作816)。

然后，输出金属粉末，并且该金属粉末为球形，其直径在10μm和100μm之间(操作818)。

应当理解，所公开的过程/流程图中的方框的特定顺序或层级是示例方法的说明。基于设计偏好，应当理解，可以重新安排过程/流程图中的方框的特定顺序或层级。此外，可以组合或省略一些方框。所附方法权利要求以样本顺序呈现各种方框的元素，并且不意味着局限于所呈现的特定顺序或层级。

提供先前的描述是为了使本领域中的任何技术人员能够实践本文所述的各个方面。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他方面。因此，权利要求并不旨在局限于本文所示的方面，而是被赋予与语言权利要求一致的全部范围，其中，除非特别说明，否则对单数形式的元件的引用并不旨在表示“一个且仅一个”，而是表示“一个或更多个”。诸如“如果”、“当时”和“同时”等术语应被解释为表示“在......条件下”，而不是意味着直接的时间关系或反应。也就是说，这些短语(例如“当时”)并不意味着响应于动作发生或在动作发生期间的立即动作，而是简单地意味着如果满足条件，则动作将发生，但不要求动作发生的特定或立即的时间限制。词语“示例性的”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。在本文中被描述为“示例性”的任何方面不必被解释为优选或有利于其它方面。除非另有特别说明，否则术语“一些”指代一个或更多个。诸如“A、B或C中的至少一个”、“A、B或C中的一个或更多个”、“A、B和C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或更多个”以及“A、B、C或其任意组合”等组合包括A、B和/或C的任意组合并且可以包括A的倍数、B的倍数或C的倍数具体而言，诸如“A、B或C中的至少一个”、“A、B或C中的一个或更多个”、“A、B和C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或更多个”以及“A、B、C或其任意组合”等组合可以是仅A、仅B、仅C、A和B、A和C、B和C、或A和B和C，其中任何这样的组合可以包含A、B或C中的一个或更多个成员。本领域的普通技术人员已知的或以后将会知道的贯穿该公开描述的各个方面的元件的所有结构和功能等效物通过引用明确并入本文，并且旨在被权利要求所涵盖。此外，无论在权利要求中是否明确地叙述了这样的公开内容，本文所公开的内容都不旨在专用于公众。词语“模块”、“机构”、“元件”、“装置”等不能代替词语“器件”。因此，除非使用短语“用于......的器件”明确陈述权利要求元素，否则没有权利要求元素被解释为器件加功能。

Claims (30)

1.一种用于通过磨碎来生产金属粉末的设备，所述设备包括：

粉碎部件，所述粉碎部件包括用于在所述粉碎部件内的第一区域处接收金属材料的入口和用于从所述粉碎部件内的第二区域分配所述金属粉末的出口；

用于磨碎所述金属材料的多个磨碎部件，所述多个磨碎部件被布置在所述粉碎部件内；以及

与所述粉碎部件连接的驱动部件，该驱动部件用于引起所述粉碎部件内的金属材料和多个磨碎部件的移动，使得所述金属材料通过在所述粉碎部件内的第一区域处与所述多个磨碎部件接触而破碎，并且破碎的金属材料的外表面在所述粉碎部件内的第二区域处被改变以产生所述金属粉末。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个磨碎部件包括一组第一磨碎部件和一组第二磨碎部件，并且每个第一磨碎部件至少具有比每个第二磨碎部件更大的重量或更大的尺寸。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一磨碎部件由与所述第二磨碎部件不同的材料组成。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述一组第一磨碎部件与所述粉碎部件内的所述一组第二磨碎部件在空间上分离。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述粉碎部件的内部配置有锥形形状或几何壁中的一种，以在空间上将所述第一组磨碎部件与所述第二组磨碎部件分离。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述粉碎部件被配置成使得所述第一区域处的第一温度与所述第二区域处的第二温度相差至少20摄氏度(℃)。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第一温度小于或等于-100℃，而所述第二温度大于或等于100℃。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述驱动部件包括限定所述粉碎部件的旋转的轴线的至少一个轴。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述至少一个轴的纵横比在所述第一区域处与在所述第二区域处不同。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述粉碎部件被配置成在所述第一区域或所述第二区域处接收至少一种添加剂。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述至少一种添加剂被配置成防止所述金属粉末的焊接、防止所述金属粉末的聚沉、润滑所述金属粉末、调制所述金属粉末的冲击频率、增加所述金属粉末的能量传递或者防止所述金属粉末的化学硬化。

12.根据权利要求1所述的设备，其中，每个磨碎部件包括球，所述球具有包含性地在一(1)毫米(mm)和40mm之间的直径。

13.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

在所述第一区域和所述第二区域之间的一个或更多个过滤器或筛网，所述一个或更多个过滤器或筛网被配置成允许所述破碎的金属材料从所述第一区域或所述第二区域中的一个朝向所述第一区域或所述第二区域中的另一个通过，并且所述一个或更多个过滤器或筛网被进一步配置成防止至少一个磨碎部件从所述第一区域或所述第二区域中的一个朝向所述第一区域或所述第二区域中的另一个通过。

14.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

臂组，所述臂组被布置在所述粉碎部件内并且被配置成至少影响所述多个磨碎部件的至少一部分与所述破碎的金属材料之间的接触力或接触频率。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，每个臂至少与所述驱动部件或所述粉碎部件的内表面连接，并且每个臂被配置成旋转以至少影响所述多个磨碎部件的至少一部分与所述破碎的金属材料之间的接触力或接触频率。

16.一种球磨机，包括：

包含第一磨碎介质的第一碾磨部段，所述第一磨碎介质被配置成撞击金属碎片以获得金属微粒；

包含第二磨碎介质的第二碾磨部段，所述第二磨碎介质被配置成撞击所述金属微粒以获得金属粉末，所述第二磨碎介质被配置成以比所述第一磨碎介质撞击所述金属碎片更大的频率和更小的力撞击所述金属微粒；以及

分配部段，所述分配部段被配置成分配被配置用于增材制造的金属粉末。

17.根据权利要求16所述的球磨机，其中，所述金属粉末为球形，其直径包括性地在10微米(μm)和100μm之间。

18.根据权利要求16所述的设备，其中，每个第一磨碎介质和第二磨碎介质为球形，并且每个第一磨碎介质具有至少30毫米(mm)的直径，而每个第二磨碎介质具有至多5mm的直径。

19.根据权利要求16所述的球磨机，其中，至少所述第一碾磨部段或第二碾磨段进一步包含至少一种表面活性剂、润滑剂或磨料。

20.根据权利要求16所述的球磨机，进一步包括：

至少一个驱动轴，所述至少一个驱动轴被配置成至少使所述第一磨碎介质或第二磨碎介质相应地撞击所述金属碎片或所述金属微粒。

21.根据权利要求20所述的球磨机，进一步包括：

从所述至少一个驱动轴延伸的臂组，所述臂组被配置成至少促进所述第一磨碎介质或第二磨碎介质相应地撞击所述金属碎片或所述金属微粒。

22.根据权利要求21所述的球磨机，其中，所述臂组中的至少一个是刀片形的或三角形的。

23.根据权利要求20所述的球磨机，其中，所述至少一个驱动轴包括至少两个驱动轴，每个驱动轴与臂组连接。

24.根据权利要求23所述的球磨机，其中，所述至少两个驱动轴被配置成以不同的速度旋转，并且所述臂组至少在大小、形状、纵横比或表面纹理上不同。

25.一种球磨的方法，包括：

在粉碎部件的第一区域处接收金属材料；

使金属材料通过在第一冲击力和第一冲击频率下与多个第一磨碎部件接触而破碎；

通过使破碎的金属材料在低于所述第一冲击力的第二冲击力和高于所述第一冲击频率的第二冲击频率下与多个第二磨碎部件接触而改变所述破碎金属材料的表面特性，以获得金属粉末；以及

输出所述金属粉末，所述金属粉末是球形的，其直径包括性地在10微米(μm)和100μm之间。

26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括：

驱动第一臂组旋转，基于所述第一臂组的旋转，所述金属材料而破碎；以及

驱动第二臂组旋转，基于所述第二臂组的旋转，破碎的金属粉末的表面特性被改变以获得所述金属粉末。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述第一臂组的旋转的速度不同于所述第二臂组的旋转的速度，并且与所述第二臂组相比，所述第一臂组具有不同大小或不同形状中的一种。

28.根据权利要求25所述的方法，进一步包括：

将所述破碎的金属材料过滤到所述表面特性将被改变的位置；以及

维持所述多个第一磨碎部件和所述多个第二磨碎部件的分离。

29.根据权利要求25所述的方法，进一步包括：

为所述金属材料与所述多个第一磨碎部件的接触或所述破碎的金属材料与所述多个第二磨碎部件的接触中的一种提供至少一种添加剂。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述至少一种添加剂被配置成防止所述金属粉末的焊接、防止所述金属粉末的聚沉、润滑所述金属粉末、调制与所述金属粉末的冲击频率、增加与所述金属粉末的能量传递或者防止所述金属粉末的化学硬化。