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纳米Al_2O_3粉末及其增强PS粉末激光烧结成形基础试验研究

李景新  
【摘要】: 纳米材料是指晶粒尺寸在100nm之内的材料,具有奇异的结构和独特的性能,带动了材料、电子、机械、物理等学科的发展,被称为21世纪的材料新星。纳米材料的制备技术有些已经很成熟,但大规模应用问题至今也没有能够很好解决,还处于理论的探讨和实践的摸索之中,成为目前面临的主要问题。激光快速成形技术是80年代发展起来的一种崭新制造技术,它是CAD/CAM,CNC,激光技术和材料科学等众多技术的集成,能够根据CAD零件模型,直接制造出三维实体零件或者原型。本课题首次提出利用激光快速成形技术烧结纳米材料,制造纳米块体以及纳米部件,具有十分重要的意义。 在本文中,以纳米Al_2O_3和纳米Al_2O_3与聚苯乙烯复合材料作为研究对象,进行了激光烧结的试验研究,主要工作和创新点在于: 通过对激光烧结纳米材料的理论分析,建立了激光烧结纳米材料的晶粒生长模型。通过对激光烧结模型的模拟分析,预测激光烧结纳米材料可以抑制纳米晶粒在烧结过程中的长大问题。 通过对纳米陶瓷激光烧结制件的微观结构和晶粒生长分析,试验验证了激光快速烧结可以解决纳米材料在传统烧结方法中晶粒生长难以控制的问题。 提出了激光选区叠层烧结的方法,解决了纳米材料在大功率激光作用下的飞溅问题,较为成功地实现了纳米材料块体激光烧结成形。 通过对纳米Al_2O_3与聚苯乙烯复合材料的激光快速成形烧结,得到了不同材料的烧结参数;通过烧结制件的性能对比分析,认为纳米Al_2O_3可以提高聚苯乙烯激光烧结制件的力学、机械性能。


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