收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

不锈钢粉末选择性激光烧结/等静压复合成形技术研究

鲁中良  
【摘要】: 选择性激光烧结(Selective Laser Sintering, SLS)技术是快速成形(Rapid Prototyping,RP)领域发展较成熟与应用较广泛的技术之一,一直受到国内外重视。但是通过SLS技术制造金属零件,存在致密度低与力学性能差等缺陷,严重限制了其发展与应用。尽管近年来国内外研究通过熔渗金属等方法提高SLS零件的致密度,但是其力学性能依然难以满足使用要求。针对上述问题,为了制造高致密高性能复杂不锈钢零件,本论文将等静压(Isostatic Pressure, IP)技术引入SLS领域,形成SLS/IP复合成形技术。采用SLS/IP技术制造AISI304与AISI316L不锈钢零件,通过TG热分析、X射线衍射(XRD)、SEM以及力学性能检测等手段研究AISI304与AISI316L SLS/IP零件致密化机理、金相组织与力学性能;在脱脂后续处理阶段零件各向收缩相同条件下,建立各环节尺寸精度数学物理模型,为进一步研究其尺寸精度奠定理论基础。主要研究内容与结论如下: (1)研究了AISI304与AISI316L不锈钢粉末SLS成形与热脱脂机理及其工艺。针对本论文非晶态高聚物环氧树脂E12与晶态高聚物尼龙PA12两种粘结剂,采取混合法与覆膜法制取了上述两种SLS不锈钢复合材料,确定了相应最佳SLS成形工艺参数(预热温度、激光功率、扫描速度、扫描间距与单层层厚)分别为50-55℃、19-20W、1900-2000mm/s、0.1-0.12mm/s、0.1-0.12mm与150-165℃、15-17W、1800-2000mm/s、0.1-0.15mm、0.1-0.15mm;根据热脱脂机理以及E12和PA12的TG曲线,制定了合理的热脱脂工艺。 (2)研究了SLS/冷等静压(Cold Isostatic Pressure, CIP)包套材料(天然橡胶胶乳与硅橡胶),提出将天然橡胶胶乳运用到SLS/CIP工艺。相对于硅橡胶,天然橡胶胶乳成膜性较好,并且能够随形密封复杂SLS零件,适用于SLS/CIP包套制作。 (3)研究了AISI304与AISI316L SLS零件的热脱脂后续处理机理与工艺,以及相应工艺参数对其致密度与性能的影响规律,并提出其SLS/CIP致密化机理与最小SLS/CIP阀值思想。其中,根据CIP理论与SLS脱脂多孔材料特性,上述不锈钢SLS/CIP致密化机理为烧结颈破碎、金属颗粒重排与塑性变形综合作用;针对AISI304不锈钢脱脂试样,最小SLS/CIP阀值为400MPa;在经过650MPa CIP、1350℃高温烧结与1200℃/120MPa热等静压(Hold Isostatic Pressure, HIP)处理后,其致密度分别 达到86%、95%与98%;并且,其SLS/HIP试样的弹性模量、屈服强度、拉伸强度与延伸率分别达到93.15GPa、306MPa、577.5MPa与32.05%,力学性能与固溶处理AISI304致密材料相当;针对AISI316L不锈钢脱脂试样,最小SLS/CIP阀值为300MPa;在1320℃高温烧结与1250℃/120MPa HIP处理后,其致密度超过95%;同时,其弹性模量、屈服强度、拉伸强度与延伸率分别达到142.5GPa、277MPa、649.49MPa与45.7%。 (4)在高温烧结与HIP环节,研究了微量Cu与FeB对AISI304试样致密度、弹性模量、屈服强度、拉伸强度与延伸率的影响规律,以及微量Si与FeMn对AISI316L试样致密度、弹性模量、屈服强度、拉伸强度与延伸率的影响规律。根据液相烧结理论与XRD检测方法,微量Cu与FeB均能提高AISI304 SLS/IP试样致密度,并且,当Cu含量从1%增加到3%时,在奥氏体基体上析出NixCuy固溶体,致使其力学性能逐渐改善,当FeB含量从0.5%增加到5%,Fe-B与Ni-B低熔共晶物沿晶界析出,致使其力学性能逐渐降低;微量Si与FeMn可提高AISI316L SLS/IP试样致密度,但在SLS/CIP后续处理中,Si容易导致碳化铬沿晶界析出,致使其力学性能降低,但是微量FeMn可改善其力学性能。 (5)研究了SLS/IP制件在各环节上尺寸精度变化规律与控制措施以及脱脂后续处理尺寸精度数学物理模型。主要提出了SLS/CIP环节尺寸精度数学物理模型高温烧结环节尺寸精度数学物理模型HIP环节尺寸精度数学物理模型 综上所述,通过SLS/IP技术解决了SLS零件致密度低与力学性能差等缺陷,完善了SLS技术,拓宽了其应用领域,为制造高致密高性能高精度复杂金属零件奠定了技术基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 汪艳;史玉升;黄树槐;;硅灰石填充改性尼龙12激光烧结材料[J];塑料工业;2006年12期
2 朱小蓉;尤一匡;;高分子粉末材料选区激光烧结性能的研究[J];江苏工业学院学报;2006年01期
3 温茂萍;李明;庞海燕;李敬明;;炸药件力学性能各向同异性试验研究[J];含能材料;2006年04期
4 鲁中良;刘锦辉;史玉升;;SLS/CIP/HIP制造微量FeB+AISI304零件[J];华中科技大学学报(自然科学版);2009年04期
5 闫春泽;史玉升;杨劲松;刘锦辉;;高分子材料在选择性激光烧结中的应用——(Ⅰ)材料研究的进展[J];高分子材料科学与工程;2010年07期
6 史玉升;程迪;刘锦辉;黄树槐;;选择性激光烧结Al_2O_3/SiO_2复相陶瓷零件性能的研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2007年11期
7 王宇星;方坤礼;周力;;铝粉对尼龙12复合粉末烧结件性能的影响[J];热加工工艺;2010年17期
8 鲁中良;刘锦辉;史玉升;;选择性激光烧结AISI316L不锈钢制品的致密度[J];粉末冶金材料科学与工程;2011年04期
9 陈继兵;史玉升;刘锦辉;;树脂增强选择性激光烧结多孔金属件的研究[J];哈尔滨工业大学学报;2009年05期
10 赵官源;王东东;白培康;刘斌;;铝合金激光快速成型技术研究进展[J];热加工工艺;2010年09期
11 张勇;何新波;曲选辉;王玉会;;碳化硅陶瓷的放电等离子烧结[J];北京科技大学学报;2008年12期
12 张有凤;周玉;贾德昌;孟庆昌;;LiTaO_3压电陶瓷烧结工艺的优化[J];陶瓷学报;2010年03期
13 赵保军,施法中,冯涛,孙建民,徐海然;选区激光烧结成型中致密度的数值模拟与实验[J];激光技术;2003年01期
14 邓琦林,余承业;陶瓷粉末选择性激光烧结的后处理工艺分析[J];机械工艺师;1997年02期
15 果世驹;杨霞;;粉末冶金不锈钢汽车零件的机遇与挑战[J];粉末冶金工业;2007年02期
16 邓琦林,余承业;固态粉末选择性激光烧结的后处理[J];电加工与模具;1995年04期
17 温茂萍,庞海燕,敬仕明,蓝林钢;等静压与模压JOB-9003炸药力学性能比较研究[J];含能材料;2004年06期
18 刘锦辉;史玉升;陈康华;黄树槐;;选择性激光烧结复合粉末法制造合金零件[J];华中科技大学学报(自然科学版);2006年05期
19 闫春泽;史玉升;杨劲松;黄树槐;;晶态与非晶态聚合物在激光烧结中的差异[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年03期
20 孙宇峰;徐强;张林;;压力对反应合成TiB_2-Cu基复合材料力学性能的影响[J];新技术新工艺;2005年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邱志聪;王锡胜;何立峰;;氢化锂的高温拉伸性能研究[A];第七届全国核化学与放射化学学术讨论会论文摘要集[C];2005年
2 闫永杰;张辉;黄政仁;刘学建;;C含量对ZrB_2-SiC复相陶瓷常压烧结及其性能的影响[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2009学术交流会论文集[C];2009年
3 李家镜;傅正义;张金咏;王为民;王皓;王玉成;张清杰;;气压烧结TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的显微结构与力学性能(英文)[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文集(一)[C];2007年
4 陈东;柳伟;路民旭;;钢的高温高压CO_2腐蚀产物膜研究进展[A];山东石油学会第三届腐蚀与防护技术学术交流会论文集[C];2005年
5 王金龙;郑明毅;王晓军;邓坤坤;胡小石;吴昆;;ECAP变形对SiCp/AZ91镁基复合材料组织与性能的影响[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
6 王云祥;邓菡;陈曙光;周一林;;冷轧压下率对连续退火Ti-IF钢力学性能的影响[A];2009年全国冷轧板带生产技术交流会论文集[C];2009年
7 黎良青;蒋正武;;稻壳灰在混凝土中应用研究进展评述[A];中国混凝土进展2010[C];2010年
8 刘家满;赵敏;董尚利;杨德庄;吴昆;;热循环对挤压态SiC_w/AZ91镁基复合材料力学性能的影响[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
9 郑锡涛;郭稳学;盛国柱;肖娟;李野;;三维编织复合材料力学性能试验研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
10 李锡武;郑子樵;李海;李世晨;钟俐苹;蒋呐;;1420铝锂合金力学性能的各向异性[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 鲁中良;不锈钢粉末选择性激光烧结/等静压复合成形技术研究[D];华中科技大学;2008年
2 庞国星;粉末激光烧结快速成型工艺及后处理涂层研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
3 夏志新;低活化钢中析出型相变及其对力学性能的影响[D];清华大学;2011年
4 卫爱丽;稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响[D];太原理工大学;2010年
5 郑欣;二硅酸锂微晶玻璃的制备及力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 张有凤;LiTaO_3电畴结构及其对Al_2O_3/LiTaO_3复合陶瓷性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2008年
7 李士刚;掺杂铬酸镧基复合材料的组织与性能研究[D];山东大学;2009年
8 崔晓鹏;AZ91D镁合金半固态触变注射组织与工艺研究[D];吉林大学;2006年
9 闫春泽;聚合物及其复合粉末的制备与选择性激光烧结成形研究[D];华中科技大学;2009年
10 谷美林;新型硼化钛基复合陶瓷刀具及切削性能研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈英;铁基金属粉末激光烧结与等静压复合成形技术研究[D];华中科技大学;2008年
2 孙晶;铁路货车用B~+钢壁厚与组织致密度及力学性能关系的研究[D];大连交通大学;2010年
3 石春艳;SiC-Al_2O_3复合陶瓷的制备及裂纹愈合研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
4 李庆诗;轧制工业纯铝晶粒细化及力学性能研究[D];东北大学;2011年
5 尹贻国;覆膜钼粉激光烧结成型件后处理工艺研究[D];中北大学;2006年
6 邓毅超;Eu~(3+)、La~(3+)对氧化铝陶瓷结构与性能的影响[D];苏州大学;2009年
7 胡霄雨;合金元素和轧制工艺对低碳贝氏体耐候钢组织和力学性能影响[D];东北大学;2011年
8 唐霞;Mg-6Al-2Ca-xNd合金组织和力学性能的研究[D];重庆大学;2012年
9 万玉慧;C/SiC复合材料及其构件的制备与力学性能[D];西北工业大学;2005年
10 张国亮;粉末冶金TiAl基合金制备与组织性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 郑黎 姜万林 祝昌纯;川西机器厂等静压装备立奇功[N];中国航空报;2005年
2 晨;具有均匀尺寸和力学性能的薄宽热轧带钢[N];世界金属导报;2004年
3 刘友存;热轧带钢力学性能在线预测系统简介[N];中国冶金报;2007年
4 记者 徐彦泓;国家建材五金水暖测试中心加强扣件检测[N];中国建材报;2006年
5 田建强王建国;劣质窗一推就开[N];中国质量报;2007年
6 ;含稀土元素的低成本粉末冶金钛合金[N];中国高新技术产业导报;2006年
7 张跃进;热轧带钢力学性能预报模型在线应用[N];世界金属导报;2006年
8 ;热轧带钢力学性能在线监控系统(待续)[N];世界金属导报;2001年
9 ;跟踪国际潮流 推广使用耐蚀性能更好、力学性能更高双相不锈钢[N];世界金属导报;2006年
10 唐诗全 郑之旺;攀钢冷轧1号热镀锌线连退机组顺利投产[N];世界金属导报;2007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
  • 010-62982499
  • 010-62783978