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【原创】告别“经验判断”:AI视觉如何为粉末形貌建立“数字标准”?——访中南大学周承商副教授
中国粉体网 2026/5/13 13:55:52 点击 322 次
导读专访中南大学周承商副教授。

中国粉体网讯  2026428日,由中国粉体网主办的第二届高端金属粉体制备与应用技术大会暨2026通信电子、3D打印、粉末冶金市场金属粉国产化交流会在湖南长沙隆重召开,会议期间,我们邀请到了业内专家、学者,优秀企业家代表做客对话栏目,进行访谈交流。本期为您分享的是中国粉体网对中南大学周承商副教授的专访。


 

中南大学 周承商 副教授

 

中国粉体网:周教授您好您开发的这项基于深度学习视觉模型的粉末颗粒分析技术,主要用来解决什么问题?


周教授我们这项技术本质上是在解决一个长期存在、但过去一直没有被很好解决的问题:粉末看起来都差不多,可是它们在后续工艺及最终性能上却体现很大差异,而传统的分析手段对这种差异的可测量度是不够的。

 

传统的粉末分析方法中,大家经常做的是粒径分布,流动性,松装密度,振实密度,这些都很重要,而且已经形成较稳定的方法和标准。问题在于工艺差异其实是来自更细节的方面,比如说粉末颗粒本身,比如颗粒是更圆,还是更破碎,是不是有明显凹陷的地方,边界是不是粗糙。这些因素都会直接影响粉末的填充,铺展,接触方式,最终会影响粉末的压制,烧结,或者增材制造过程中的稳定性。

我们开发的这项技术,是想要把过去高度依赖经验判断的部分,变成一套可量化的形貌分析方法。将以往材料工程师经验沉淀下来,把粉末形貌变成工艺的理解,为产品研发、工艺优化、和质量控制提供抓手。

 

所以总的来说,这项技术就是解决粉末的分析中,定性判断多于定量判断,经验先行多于指标比较,事后解释多于前置判断少的问题。

 

中国粉体网:这项技术对比传统检测方法,最突出的优点是什么?

 

周教授我认为最突出的有点,不仅仅是它更快了,或者它赶了AI+材料的潮流,而是它把原来分裂的几个环节联合起来了:图像-参数-工艺

 

传统的检测方法有它的成熟性,比如粒度分析仪,流动性测试,密度测试,这些都很稳定,并且在工业上长期验证过了。但他们都有一个共同的特点,它们是粉体体系的某个结果指标,而不是颗粒层面的结构解释。它会告诉你这个结果好不好,但不一定能告诉你这个结果为什么这样。

 

我们这项技术的优势在于它提供了一种更具细节性和解释性的工具,比如两批粉末之间,粒径看起来接近,但是如果一批粉末颗粒更圆,凹陷更少,另一批粉末更破碎,粗糙度更高,那它们在增材制造的过程中表现就不一样。传统的指标未必能够把这个差异讲清楚,但图像形貌分析就可以把它拆解分析出来。我们的方法不仅给出一个好或者不好的结果,还会告诉你差异的来源到底是粒度的问题,还是颗粒形状的问题,这对研发和工艺的改进尤其重要。并且我们的方法也更加适合做数字化的积累,当粉末图像形貌信息以数字化的结构性数据固定之后,更加适合企业本身做自己的粉末数据库。从长远来看,它不仅是一个检测工具,更是未来工艺知识库的一部分。

 

当然,我想强调的是,这项技术不是要替代传统的检验检测方法,它更合理的定位是与传统检测形成互补。传统方法负责给出标准化的结果,我们的技术可以补足解释能力和前置判断能力,我们能够有机地将不同维度的检测结果联合成一个更完整,更强大的理解体系。

 

中国粉体网:周教授,在您关注的领域中,哪个行业对这项技术的需求最迫切?

 

周教授:从需求的迫切性来说,我认为最直接,最强烈的,还是高端金属粉体的应用,因为它们最先感受到粉末形貌差异对工艺稳定性的影响。但看更深层次的产业驱动力,这项技术背后其实对应的是一条更长的高端制造链条。无论是航空航天,医疗器械,还是新能源汽车,机器人关键零部件,半导体装备相关的精密构件,这些行业都在提出一个更高层次的要求:材料不仅需要性能强大,还要批次稳定,过程可控,结果可预测。例如在增材制造领域,这个行业对粉末的要求特别高。颗粒的形状,粒径分布,卫星粉,不规则颗粒的占比,都会影响铺粉,流动,层厚一致性,激光吸收以及最终零件的致密度和稳定性。这个行业的特点是,一旦粉末质量波动,带来的后果不是一点点的性能下降,而是整批零件一致性问题,甚至整批报废。金属粉体就是这些先进制造技术的基石,这些需求不是概念性的,而是很现实的工程需求。

 

中国粉体网:将这项技术真正用于工厂的生产线,您认为目前最大的困难是什么?

 

周教授我认为最大的困难是怎么把实验室里的分析能力,变成产线可接受,可复用,可闭环的能力,这需要学术界和工业界的共同努力。

 

首先是数据标准化的问题。实验室里面做图像分析,很多情况下都可以人工兜底,比如样品怎么取用,怎么拍摄,拍多少张,选择什么区域。这些事情在研发阶段都可以灵活处理的。可是一旦上了生产线,就会出现一系列的问题:同一批次的粉,今天拍的和明天拍的是不是一样的?不同的操作员拍,结果会不会有区别?不同的设备拍,参数是否能够比较?所以在数据层面,第一道门槛是怎么样把整套流程标准化固定下来。

 

其次是评价体系与工艺结果之间的映射问题。不论我们的分析结果再怎么漂亮,最终都要落到一个问题:这个结果跟生产的良率、密度、铺粉稳定性、压制密度、烧结密度,到底是什么关系?这就要求在图像识别准确的基础上,进行长期的、大量的、标准化的数据积累,去建立粉末形貌-工艺行为-性能结果之间的联系。这一步比单纯的做模型要困难,因为它需要建立产线数据,工艺知识,以及长期的校准。

 

最后就是系统集成和使用成本问题,在工厂中,指挥棒永远是投入的成本是否能够杠杆出更大的利润。实际上就是反应我们技术在嵌入现有的流程是,过程是否复杂,检测周期能否接受,结果是否能否服务于决策。如果这个系统最后变成了一个很复杂的离线系统,只能够少数专家操作和分析,那么它的产业化价值就会被大幅削弱。反过来,如果它能够做到逐步做到标准化采样,自动分析,自动报告,甚至与生产管理系统联动,它的价值就完全不一样了。总的来说,技术要真正地产业化落地,需要模型,检测,工艺和企业使用场景一起打通。

 

中国粉体网:您觉得当前金属粉体行业最重要的发展趋势是什么?

 

周教授未来金属粉体行业比拼的,不只是制粉能力,更是把粉末质量讲清楚,控制稳定,做好溯源的能力。

 

过去一段时间里,行业更多是在解决供应和基础性能问题,不如能不能生产出来,能不能满足基本的粒径需求,能不能到工艺门槛。但现在越来越多的下游应用,尤其是增材制造、高性能粉末冶金、先进成型领域,已经不满足于更大规模的产能了。企业需要的是批次一致性、工艺稳定性、最终性能可预测、质量数据可追溯。这意味着粉末行业正在进入一个更深层次的阶段。就粉末分析领域来说,我认为这里有几个明确的方向。

 

第一,粉末质量控制正在从单一质量走向多维度的评价。未来只用粒径分布,流动性,松装密度这些传统指标,越来越难以支撑高端应用。形貌,卫星粉,表面特征,批次内部异质性,这些都会成为越来越重要的质量维度。

 

第二,行业会越来越重视数字化和智能化。未来真正有壁垒的企业,绝不仅仅是能做出粉,而是掌握真正的know-how,形成自己的粉末-工艺-性能的数据库。这个数据库越积累,企业越能够做出前置判断、工艺优化和客户定制。这也就是为什么我们认为,AI+图像分析这类技术的价值,会随着的数据的积累而不断放大。

 

所以目前金属粉体行业最重要的发展趋势,不只是更大规模的产能,更高的粉末性能,更是更高水平的质量可控性和工艺预测性。而我们正在做的这类技术,就是在这个趋势中补充一个过去比较薄弱的环节,也就是把粉末形貌从经验观察,转化为数字资产。

 

中国粉体网:感谢周教授接受我们的采访。

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