收藏本站
《南京航空航天大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

选区激光烧结PS/Al_2O_3纳米复合材料若干关键技术研究

张坚  
【摘要】: 在产品快速多变,竞争空前激烈的经济全球化时代,选区激光烧结的材料多样性本质越来越显示出独特的技术优势和广泛的应用前景,是受到最为密切关注的快速成型技术之一。本课题针对选区激光烧结直接制备聚苯乙烯/Al2O3纳米复合材料零件进行了探索性研究。重点研究了纳米粒子的表面改性与分散技术,纳米粒子在激光作用下的行为特征,PS/纳米Al2O3成型粉末的熔凝过程和致密化机制,工艺参数及激光能量密度对成型粉末成形质量的影响规律,烧结试件的微观形貌和主要机械力学性能等。 研究中发现,纳米粒子的表面改性不仅影响分散状况,而且影响烧结过程和烧结质量;团聚态纳米粒子以及聚合物基体与无机纳米粒子的表面极性差异导致烧结体局部疏松和空洞结构。采用乳液聚合改性方法制备的以纳米Al2O3为核、PS为壳的核-壳式结构复合粒子,成功解决了纳米粒子的分散和极性差异问题。 通过研究激光以及聚合物熔融过程对纳米粒子的作用机理,揭示了纳米粒子存在“微飞溅”、“扩散迁移”和“流动渗透”三种行为特征,提出了选区激光烧结具有打破纳米粒子团聚、驱散纳米粒子聚集和促进纳米粒子流动的作用机制,并运用相同成型粉末的选区激光烧结和传统热模压实验对比进行了验证。 在大量工艺实验的基础上,分析了工艺参数对烧结质量的影响趋势,构建了成型粉末的优化工艺参数域;研究了激光功率与扫描速度的不同匹配对烧结熔凝过程的影响规律,提出了激光能量和作用时间共同决定烧结过程的烧结机制;讨论了激光能量密度用于揭示工艺参数综合影响规律的局限性,得出了等激光能量密度条件下的烧结非等效结论。 机械性能测试结果表明:纳米复合材料试件与纯PS试件相比,拉伸强度的最大提高幅度达到200%,最大值为31.2MPa;缺口冲击韧性的最大提高幅度为60%,最大缺口抗冲击强度达到了12.1KJ/m2;耐磨性提高了约65%,最小磨损量为0.006g/mm3;而洛氏硬度提高的幅度仅5%左右,最大值为HRL 96。SEM照片显示的层状滑移和纤维状形变说明纳米粒子起到了增强、增韧作用,但相对低的纳米粒子含量对硬度的影响作用不大。 总之,本课题对激光选区烧结纳米复合材料的研究成果,为拓展快速成型技术的应用领域,实现直接烧结具有特定机械物理性能的纳米复合材料零件奠定了理论和工艺技术基础。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB383.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王东生;田宗军;沈理达;刘志东;黄因慧;;激光表面熔覆制备纳米结构涂层的研究进展[J];中国激光;2008年11期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周春华,张书香,刘威,尹衍升,师瑞霞;纳米技术在聚合物改性方面的研究进展[J];工程塑料应用;2002年12期
2 朱林泉,程军;变长线扫描选择性激光烧结快速成型工艺的质量和效率优势分析[J];兵工学报;2002年01期
3 王凯,詹茂盛;聚合物基纳米复合材料的理论研究进展[J];北京航空航天大学学报;2004年02期
4 李笃信,黄伯云;聚合物/无机物纳米复合材料研究现状[J];材料导报;2002年05期
5 李鹏,熊惟皓;选择性激光烧结的原理及应用[J];材料导报;2002年06期
6 熊传溪,王雁冰,王银珍,陈娟;聚合物/无机纳米复合材料的制备技术研究进展[J];材料导报;2002年09期
7 汤国虎,叶巧明,连红芳;无机纳米粉体表面改性研究现状[J];材料导报;2003年S1期
8 张坚,徐志锋,郑海忠,黄因慧;选择性激光烧结法制备聚合物/Al_2O_3纳米复合材料[J];材料工程;2004年05期
9 顾冬冬,沈以赴,潘琰峰,胥橙庭;直接金属粉末激光烧结成形机制的研究[J];材料工程;2004年05期
10 沈以赴,陈文华,赵剑峰,余承业,谭永生,刘方军;快速成形技术中材料成形性的研究进展[J];材料科学与工程;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张剑峰;Ni基金属粉末激光直接烧结成形及关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的特性[J];四川有色金属;2002年03期
2 彭少方,张昭;化学还原法制备纳米金属粉的几点考虑[J];四川有色金属;2003年02期
3 任成军,李大成,钟本和,周大利,刘恒,龚家竹;影响TiO_2光催化活性的因素及提高其活性的措施[J];四川有色金属;2004年04期
4 钱翼清,赵平,王卫华;烷基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物及其对PC的改性研究[J];工程塑料应用;2002年01期
5 王孝军,杨杰,龙盛如;纳米材料及其在工程塑料改性中的应用[J];工程塑料应用;2002年10期
6 宫兆合,梁国正,王旭东;高性能机载雷达罩材料的研究进展[J];工程塑料应用;2002年12期
7 王港,黄锐,王旭,张玲,蔡碧华;用超高速混合机及熔融共混法制备PP/纳米CaCO_3复合材料[J];工程塑料应用;2003年01期
8 刘建林,肖久梅,史孝群,龚春秀,马文江;纳米CaCO_3填充环氧树脂分散技术及力学性能研究[J];工程塑料应用;2003年03期
9 齐陈泽,高辉,阎逢元,胡幼华,孙旭东,刘维民,郑小明;环氧树脂/纳米SiO_2复合材料摩擦学性能与正电子湮没谱的研究[J];工程塑料应用;2003年05期
10 张延恒,唐跃,綦黎明;HDPE在挤出温度条件下流变行为的研究[J];工程塑料应用;2003年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈宝书;栾道成;赵正平;;聚氨酯/纳米CaCO_3复合材料抗冲蚀磨损性能研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
2 薛书凯;张炜;;聚酰亚胺/无机纳米杂化材料的研究进展[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
3 杨黎明;VPW Shim;陈锋;龚明;;用高应变率大应变载荷制备纳米晶铜试件[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
4 王伟;段跃新;肇研;石凤;;气相白炭黑对环氧树脂流变特性的影响[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
5 王金相;张晓立;王经涛;赵铮;;爆炸加载制备纳米晶铜实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
6 李春霞;李立平;酒金婷;王柏华;;纳米粒子的表面改性研究进展[A];第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2002年
7 李星国;;纳米材料研究及其应用[A];第三届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2003年
8 张永文;陈英;;含纳米ZnO抗紫外整理剂的制备及性能研究[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
9 王敏;;纳米材料在丝绸文物保护上的应用[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
10 王东;路建军;齐宏进;;防水透湿织物上碳氟膜的纳米结构及均匀性的初步研究[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭淑媛;几种稀土发光材料的合成及发光性质的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王爱萍;改性纳米二氧化钛薄膜制备及其在模拟海水中光生阴极保护性能研究[D];中国海洋大学;2010年
3 曲华;掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响[D];中国海洋大学;2010年
4 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
5 卫秀成;核壳结构纳米功能复合材料的制备、结构及性能研究[D];兰州大学;2010年
6 张勇;纳米碳纤维的批量制备技术与装置研究[D];湖南大学;2010年
7 赵世华;ZnO纳米阵列的制备和稀土掺杂工艺及其发光性能的研究[D];湖南大学;2010年
8 周红洋;硫属化合物纳米材料的可控性合成与表征[D];中国科学技术大学;2010年
9 刘海津;新型掺杂二氧化钛纳米管光催化材料的制备及其光催化性能的研究[D];河南师范大学;2010年
10 伏振兴;稀土掺杂氟化物频率上转换及荧光效应研究[D];陕西师范大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李艳冰;二元稀土氟化物的控制合成及光学性能研究[D];安徽工程大学;2010年
2 齐天骄;铟锡氧化物纳米微粒表面修饰研究及其悬浮液的制备[D];中国工程物理研究院;2010年
3 陶磊;尼龙6/铜复合粉末选区激光烧结制造塑料模具的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 王青尧;锑基纳米材料的水热法制备及表征[D];山东科技大学;2010年
5 田维亮;线切割废砂浆制备白炭黑及改性研究[D];山东科技大学;2010年
6 谭鑫鑫;稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
7 甘自保;贵金属及其合金/碳纳米管复合材料的制备与表征[D];哈尔滨师范大学;2010年
8 赵紫军;(MCM-41)-La_2O_3纳米复合材料的制备、表征及光学性质研究[D];长春理工大学;2010年
9 董娅佩;静电纺丝技术制备稀土掺杂二氧化钛纳米带与光催化性能研究[D];长春理工大学;2010年
10 范子嘉;长脉冲激光与金属相互作用的热分析[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张坚;郑海忠;徐志锋;孙胜伟;刘越华;;核壳式纳米Al_2O_3/PS复合粒子的表征及增韧选区激光烧结聚苯乙烯的研究[J];材料工程;2007年03期
2 王利蕊,田宗军,赵剑峰,花国然,张建华,黄因慧;42SiMn表面激光熔覆SiC纳米陶瓷涂层试验研究[J];材料开发与应用;2003年04期
3 唐陈霞;赵剑峰;关芳芳;;激光照射SiC纳米颗粒原位生成SiC晶须[J];材料研究学报;2008年02期
4 张建华,田宗军,赵剑峰,花国然,黄因慧,胡育文;纳米SiC激光熔覆陶瓷涂层组织结构分析[J];光电子·激光;2004年06期
5 李军;张光钧;李文戈;;激光熔覆制备纳米陶瓷涂层的研究进展[J];机械工程材料;2007年11期
6 王东生;黄因慧;田宗军;刘志东;朱军;;脉冲喷射电沉积纳米镍涂层的组织与耐腐蚀性能[J];机械工程材料;2008年02期
7 王海东;辛红;;Nd:YAG脉冲激光作用溶胶与纳米粉复合层制备复合纳米氧化锆涂层[J];焊接;2007年12期
8 李明喜;张世宏;李辉生;何宜柱;;激光熔覆纳米Sm_2O_3颗粒增强Ni基合金涂层[J];焊接学报;2006年12期
9 姚建华;张伟;;激光熔覆制备纳米结构涂层的研究进展[J];激光与光电子学进展;2006年04期
10 王东生;田宗军;沈理达;刘志东;黄因慧;;钛合金激光表面改性技术研究现状[J];激光与光电子学进展;2008年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 花国然;基于激光扫描的纳米陶瓷涂层及纳米结构块体制备技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 刘润;激光烧结纳米陶瓷制备高性能涂层及其性能的试验研究[D];南京航空航天大学;2003年
2 范晖;金属材料表层复合电沉积及激光强化工艺研究[D];南京航空航天大学;2005年
3 刘朝晖;纳米陶瓷复合镀层激光重熔工艺试验研究[D];南京航空航天大学;2006年
4 乐观;陶瓷复合材料的激光烧结成型试验研究[D];南京航空航天大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 肖荣诗;陈铠;陈涛;;激光制造技术的现状及发展趋势[J];电加工与模具;2009年S1期
2 王东生;田宗军;王泾文;沈理达;黄因慧;;激光重熔对等离子喷涂热障涂层冲蚀行为影响[J];焊接学报;2011年02期
3 王东生;田宗军;段宗银;王泾文;沈理达;黄因慧;;激光重熔Al_2O_3-13% TiO_2复合陶瓷涂层抗冲蚀性能[J];航空材料学报;2010年05期
4 郭永利;祝超;卢学刚;梁工英;董菲;;激光重熔NiCrAlY涂层研究[J];化学工程;2011年02期
5 闫世兴;董世运;徐滨士;王志坚;张晓东;刘卫红;;Fe314合金粉末激光快速成形组织与力学性能分析[J];中国激光;2009年11期
6 黄永光;刘世炳;;Ti-6Al-4V合金表面微纳米结构的超快激光制备及其反射光谱响应[J];中国激光;2009年12期
7 高雪松;黄因慧;田宗军;刘志东;沈理达;王东生;;钛合金表面激光熔覆等离子体喷涂Al_2O_3+13%TiO_2涂层冲蚀磨损性能[J];中国激光;2010年03期
8 刘伟伟;林鑫;杨高林;杨海欧;黄卫东;李金富;;脉冲激光重熔Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)合金非晶的热影响区晶化行为[J];中国激光;2010年08期
9 刘伟伟;林鑫;杨高林;杨海欧;黄卫东;李金富;;合金的玻璃形成能力对激光重熔Zr基非晶热影响区晶化的影响[J];中国激光;2010年11期
10 王东生;田宗军;王泾文;段宗银;沈理达;黄因慧;;一种通过改变激光功率密度分布控制熔覆层裂纹的方法[J];中国激光;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 高雪松;田宗军;黄因慧;刘志东;沈理达;;陶瓷粉末特征参数对激光烧结质量的影响[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 颜胜科;激光熔覆WC/Co-Cr合金涂层的制备及其滑动磨损性能研究[D];广东工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡平,范守善,万建伟;碳纳米管/UHMWPE复合材料的研究[J];工程塑料应用;1998年01期
2 王新宇,漆宗能,王佛松;聚合物-层状硅酸盐纳米复合材料制备及应用[J];工程塑料应用;1999年02期
3 胡圣飞,彭少贤,应继儒,杜志云;高强度聚氯乙烯共混材料研制[J];工程塑料应用;2000年02期
4 ;《工程塑料应用》2002年总目次[J];工程塑料应用;2002年12期
5 徐滨士,欧忠文,马世宁;纳米表面工程基本问题及其进展[J];中国表面工程;2001年03期
6 章永化,龚克成;聚合物/层状无机物纳米复合材料的研究进展[J];材料导报;1998年02期
7 王家俊,益小苏;高聚物/无机物插层型纳米复合材料[J];材料导报;1999年03期
8 郭卫红,唐颂超,周达飞,徐种德;纳米SiO_2在MMA单体中在位分散聚合的研究[J];材料导报;2000年10期
9 李笃信,黄伯云;聚合物/无机物纳米复合材料研究现状[J];材料导报;2002年05期
10 李鹏,熊惟皓;选择性激光烧结的原理及应用[J];材料导报;2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张剑峰;Ni基金属粉末激光直接烧结成形及关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
2 花国然;基于激光扫描的纳米陶瓷涂层及纳米结构块体制备技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邢宏龙;徐国财;李爱元;马家举;;纳米粉体的分散及纳米复合材料的成型技术[J];材料导报;2001年09期
2 谢宇;曹黎华;;纳米粒子改性环氧树脂的研究进展[J];应用化工;2008年03期
3 欧宝立;李笃信;;表面修饰纳米SiO_2与聚丙烯共混制备聚丙烯/SiO_2纳米复合材料[J];材料导报;2006年S2期
4 马吉全;张发爱;;纳米粒子种类对PMMA/纳米复合材料性能的影响[J];当代化工;2009年03期
5 蔡传英,陈枫,李青山;1999年聚合物/无机纳米材料最新进展与21世纪发展战略[J];化工时刊;2000年01期
6 付青存;阎宏永;宋文生;刘翠云;张玉清;;聚氨酯弹性体/无机纳米粒子复合材料研究进展[J];化学推进剂与高分子材料;2006年04期
7 周春华,张书香,刘威,尹衍升,师瑞霞;纳米技术在聚合物改性方面的研究进展[J];工程塑料应用;2002年12期
8 周文英;齐暑华;涂春潮;赵维;;不饱和聚酯纳米复合材料研究进展[J];纳米科技;2005年04期
9 汪杰;;聚合物/黏土纳米复合材料的研究[J];辽宁化工;2008年01期
10 王琼燕;张庆华;詹晓力;陈丰秋;;SiO_2/聚合物纳米复合乳液的合成研究进展[J];高分子材料科学与工程;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林嘉平;王立权;;高分子纳米复合材料[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
2 郑亚萍;宁荣昌;杨柱;王传玉;;聚合物基纤维-纳米复合材料研究初探[A];第十三届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1999年
3 阮长久;田兴友;崔平;李勇;;PET/SiO_2纳米复合材料的结晶和形貌研究[A];2005年纳米和表面科学与技术全国会议论文摘要集[C];2005年
4 吴春蕾;章明秋;容敏智;;低含量纳米SiO_2填充聚丙烯复合材料拉伸性能的研究[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
5 金峰;陈卫强;段宣明;;光学透明的硒化镉/聚合物纳米复合材料制备研究[A];中国化学会第27届学术年会第12分会场摘要集[C];2010年
6 章明秋;容敏智;阮文红;;纳米粒子改性聚合物研究进展[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
7 魏珊珊;祝亚非;张艺;许家瑞;;PAA/Fe_3O_4纳米复合材料中两组分相互作用研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
8 沈辰飞;马路遥;郑明波;赵斌;邱旦峰;潘力佳;曹洁明;施毅;;SnS_2/石墨烯纳米复合材料的合成以及在锂离子电池中的应用研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
9 张文龙;吴月;王暄;赵洪;吉超;;制备MgO/LDPE纳米复合材料共混方式与性能的研究[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年
10 秦亚伟;王宁;董金勇;;适用于工业化的聚烯烃纳米复合材料的原位制备方法[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王林;备受关注的纳米复合材料[N];中国有色金属报;2003年
2 毕文;纳米复合材料产业化需长期培养[N];中国建材报;2011年
3 陈玮;未来中国需要怎样的商业领袖[N];第一财经日报;2007年
4 刘霞;高效存储氢的纳米复合材料研制成功[N];科技日报;2011年
5 杨剑波;虐待被监管人罪的行为特征及其认定[N];检察日报;2007年
6 河南省内乡县法院 杨慧文 吕继普;是抢劫还是盗窃[N];人民法院报;2006年
7 河南省濮阳市人民检察院检察长 王凤垒;为个人升迁增拨经费构成贪污还是行受贿[N];检察日报;2009年
8 本报记者 谢晓曦 本报通讯员 王洋 汤伟 刘璐璐;依法定罪 罚当其[N];人民法院报;2009年
9 余 名;纳米粒子 涂在脸上的危险[N];大众科技报;2004年
10 记者 葛进;日开发新型低成本荧光纳米粒子[N];科技日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张坚;选区激光烧结PS/Al_2O_3纳米复合材料若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
2 孙秀晶;有机玻璃/TiO_2复合材料改性及其三阶光学非线性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 刘利娜;核壳型多功能纳米复合材料及其光、磁、氧传感性能研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
4 徐平;导电聚合物及其纳米复合材料的制备和性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 Zahoor Ahmad;银@聚咔唑纳米结构材料的合成、表征和性能[D];北京化工大学;2010年
6 梁重时;Au@SiO_2纳米复合材料的制备及其在肝癌光热治疗中的应用研究[D];华东师范大学;2011年
7 刘慧;电子束辐照HDPE/EVA基纳米复合材料结构与性能的研究[D];浙江大学;2010年
8 王小明;直接甲酸燃料电池阳极催化剂研究[D];复旦大学;2010年
9 王炳涛;可降解PLA-PBT共聚酯的合成与改性[D];浙江大学;2010年
10 李鑫;层状镁铝氢氧化物的设计合成与阻燃性研究[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 庄旭明;对生物分子具有特异性电化学响应的离子液体—纳米复合材料界面的构筑[D];青岛科技大学;2010年
2 牛阿萍;超临界二氧化碳协助制备纳米粒子[D];郑州大学;2010年
3 张文星;具有磁性和光学特性的复合纳米粒子的制备及性质研究[D];河南大学;2010年
4 郑浩然;核壳结构磁光双功能纳米材料的制备及应用[D];上海师范大学;2010年
5 李永波;铁氧体/聚吡咯和镍/硫化锌磁性复合材料的制备与表征[D];中南大学;2010年
6 孙莉;纳米Fe_3O_4表面磁性壳层制备及SiO_2包覆的研究[D];济南大学;2011年
7 吴铎;铜纳米粒子的制备及表面等离子共振特性[D];暨南大学;2010年
8 吴霞;乳液技术可控制备银、聚苯乙烯纳米粒子及机理研究[D];武汉理工大学;2010年
9 郭雷;弱外磁场下四氧化三铁纳米粒子的制备及磁液稳定性研究[D];华南理工大学;2010年
10 何浩礼;聚酰胺6及聚酰胺6/SiO_2纳米复合材料流变力学性能研究[D];湘潭大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026