收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

聚合物及其复合粉末的制备与选择性激光烧结成形研究

闫春泽  
【摘要】: 选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)借助于计算机辅助设计与制造,采用分层制造叠加原理,将固体粉末直接成形为三维实体零件。用聚合物及其复合粉末成形功能件是SLS技术的一个重要发展方向,具有广阔的应用前景。虽然国内外研究者对聚合物及其复合粉末的制备与SLS成形进行了较为深入的研究,但仍存在大量的技术性难题急需解决,本研究针对其中的一些关键性技术难题进行了系统研究。 系统地研究了聚合物材料特性包括粉末粒径、粒径分布、颗粒形状、粘度、聚集态结构以及本体强度对SLS成形的影响,为SLS用聚合物材料的选择与制备提供了一定的理论依据。 系统地研究了次级烧结及Z轴“盈余”的形成原因及其影响因素,对控制聚合物SLS成形过程中的次级烧结和“Z轴”盈余,提高聚合物SLS成形件的精度具有一定的参考价值。 针对常用的非晶态聚合物聚苯乙烯(PS)的SLS成形件强度较低,在后处理工艺中易造成精度损失,提出将非晶态聚合物苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)用于SLS,研究了SAN粉末的制备、SLS成形及后处理,并将其SLS成形件性能与PS进行了对比研究,结果表明:SAN的SLS成形件强度明显高于PS,因而使用SAN粉末可以制造出结构更加精细、复杂的SLS成形件;将SAN的SLS成形件进行涂渗环氧树脂后处理,得到的涂渗件具有较高的精度及强度,可用作塑料功能件使用。 针对目前用于制备聚合物覆膜金属粉末的方法如喷雾干燥法存在工艺复杂、对设备要求高等缺点,本文提出通过溶剂沉淀法制备尼龙12覆膜金属粉末,该方法在高温密闭容器中将金属粉末均匀分散在尼龙12的醇溶液中,然后将悬浮液缓慢降温,尼龙12逐渐以金属颗粒为核结晶,最终形成尼龙12覆膜金属复合粉末。该方法具有对环境污染小、工艺简单、对设备要求低等优点。将该法制备的尼龙12覆膜金属粉末用于以下两个方面: a)使用铝粉增强尼龙12的SLS成形件,通过溶剂沉淀法制备尼龙12覆膜铝复合粉末,研究了铝粉含量及粒径对SLS成形件性能的影响,结果表明:铝粉分散均匀,并与基体有良好的界面粘接;当铝粉含量从0增加到50wt%时,成形件的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量分别提高10.4%、62.1%和122.3%,冲击强度和断裂伸长率下降65.0%和74.4%,耐热性及尺寸精度也得到提高;断裂伸长率、冲击强度及拉伸强度均随着铝粉粒径的减小而增大。 b)使用溶剂沉淀法制备了间接法SLS用尼龙12覆膜金属粉末,该覆膜粉末中聚合物粘接剂的含量仅为1.0 wt%,其SLS初始形坯具有较高的精度以及足够满足后处理要求的强度,最小精细结构的尺寸达1.0 mm。将初始形坯进行脱脂和浸渗耐高温环氧树脂后处理,得到了精度与强度较高的金属/聚合物复合零件。 目前,常用的微米级填料虽然可提高尼龙SLS成形件的模量、硬度等力学性能,但使其冲击强度大幅下降。本文使用纳米二氧化硅增强改性尼龙12的SLS成形件,采用溶剂沉淀法制备了纳米二氧化硅/尼龙12复合粉末。研究了纳米二氧化硅分散状态及其对SLS成形件性能的影响,结果表明:纳米二氧化硅粒子以纳米尺寸均匀地分散在尼龙12基体中;当纳米二氧化硅的含量为3wt%时,SLS成形件的拉伸强度、模量、冲击强度分别提高20.9、39.4及9.54%,而断裂伸长率仅下降3.65%;初始热分解温度提高了30℃以上。 本研究通过解决上述关键性技术难题,促进了国内SLS用聚合物及其复合粉末的发展,对推动我国SLS技术的整体进步,进一步扩展SLS技术在各个行业中的应用具有一定的意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 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
2 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
3 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
4 胡晓岳;冯宁;;新型选择性激光烧结机成形执行机构设计[J];煤矿机械;2007年05期
5 崔洪斌,杨铁男,钱慧芬;用SLS(选择性激光烧结)技术制造熔模铸造型芯[J];现代制造工程;2002年09期
6 胡晓岳;冯宁;;选择性激光烧结机的改进[J];煤矿机械;2007年01期
7 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
8 张建华,赵剑峰,余承业;基于选择性激光烧结的铸造熔模快速制造技术[J];铸造;2000年12期
9 杨力;史玉升;沈其文;黄树槐;;选择性激光烧结覆膜砂芯成形工艺的研究[J];铸造;2006年01期
10 邓颖;余欢;徐志锋;蔡长春;胡美忠;严青松;;选择性激光烧结法制备SiC颗粒预制体[J];热加工工艺(热处理版);2006年07期
11 于平;尤波;;选择性激光烧结精度的几个影响因素分析[J];黑龙江水专学报;2006年03期
12 王维;王兴良;佟明;杨光;钦兰云;;选择性激光烧结快速成型制件翘曲变形的研究[J];制造技术与机床;2010年04期
13 杨军惠;党新安;杨立军;;选择性激光烧结快速成型机铺粉装置设计[J];机床与液压;2010年08期
14 王维;王兴良;佟明;杨光;钦兰云;;选择性激光烧结快速成形制件翘曲变形的研究[J];铸造技术;2010年04期
15 任继文;刘建书;;选择性激光烧结主要成型材料的研究进展[J];机械设计与制造;2010年11期
16 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
17 花国然,罗新华,赵剑峰;选择性激光烧结成型及其误差分析[J];南通工学院学报(社会科学版);1998年04期
18 张坚,郑海忠,徐志锋,黄因慧;纳米塑料的选择性激光烧结试验[J];航空制造技术;2005年03期
19 王荣吉,王玲玲,赵立华;基于神经网络的快速成型工艺[J];中国有色金属学报;2005年03期
20 张力;;选择性激光烧结在熔模铸造中的应用[J];中国科技信息;2006年13期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭开波;王明娣;傅戈雁;石世宏;;一种提高选择性激光烧结系统红外测温精度的方法[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
2 吴晓莉;张建华;;选择性激光烧结零件的后处理[A];2009全国粉末冶金学术会议论文集[C];2009年
3 曾珊琪;郭楠;华雄飞;;影响选择性激光烧结精度工艺参数的研究[A];陕西省机械工程学会特种加工分会第九届学术年会论文集[C];2010年
4 赵保军;施法中;冯涛;孙建民;徐海然;;选择性激光烧结过程中致密化程度的数值模拟[A];特种加工技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
5 谭月梅;胡庆夕;周克平;吴懋亮;;选择性激光烧结中工艺参数对成型质量的影响[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
6 魏青松;史玉升;刘洁;;大台面选择性激光烧结快速成形预热优化设计[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
7 刘洁;芦刚;伍志刚;史玉升;;基于ANSYS软件的注塑模随形冷却流道的热分析[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
8 郭艳玲;姜凯译;辛宗生;曾伟梁;;木粉/PES复合粉末选择性激光烧结成形及后处理技术研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
9 赵保军;施法中;冯涛;孙建民;徐海然;;选择性激光烧结过程中致密化程度的数值模拟[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
10 闫春泽;史玉升;魏青松;徐林;张升;;碳纤维/尼龙复合粉末选择性激光烧结工艺参数研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 赵亚奇;水相沉淀聚合工艺制备碳纤维用高分子量聚丙烯腈[D];山东大学;2010年
4 汪艳;选择性激光烧结高分子材料及其制件性能研究[D];华中科技大学;2005年
5 王荣吉;选择性激光烧结工艺的试验与优化方法研究[D];湖南大学;2005年
6 文世峰;选择性激光烧结快速成形中振镜扫描与控制系统的研究[D];华中科技大学;2010年
7 马良;选择性激光烧结热物理过程分析与仿真研究[D];华中科技大学;2007年
8 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
9 杨劲松;塑料功能件与复杂铸件用选择性激光烧结材料的研究[D];华中科技大学;2008年
10 刘冰;快速成形工艺软件的若干关键技术研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘建书;选择性激光烧结数值模拟与加工仿真[D];华东交通大学;2011年
2 姜凯译;木塑复合材料选择性激光烧结实验与后处理研究[D];东北林业大学;2011年
3 王鹏;无粘结剂条件下Al_2O_3粉体选择性激光烧结工艺研究[D];郑州大学;2011年
4 董渠;基于模拟的选择性激光烧结工艺过程的优化研究[D];苏州大学;2010年
5 朱卓宇;选择性激光烧结快速成形的工艺改进[D];西安科技大学;2011年
6 赵东;丙炔胺磷酸酯螺旋聚合物的合成与表征[D];北京化工大学;2011年
7 梁红英;覆膜金属粉末选择性激光烧结快速成型工艺研究[D];华北工学院;2002年
8 李广慧;选择性激光烧结快速成型制件精度的研究[D];哈尔滨理工大学;2003年
9 马金玲;制备聚苯乙烯微球的新方法探究研究及其在激光成型领域的应用[D];广东工业大学;2012年
10 彭蓓;选择性激光烧结加工仿真系统的研究与开发[D];华东交通大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 本报记者 华凌;给你一双个性化的鞋[N];科技日报;2008年
2 黄志荣;玉柴高速发展让院士感到惊叹[N];中国企业报;2010年
3 Rick Overton;打印真实[N];中国计算机报;2001年
4 孙仲鸣;首饰快速成形技术的工艺方法[N];中国黄金报;2001年
5 黄志荣;自主创新结硕果 科技兴企促发展[N];中国企业报;2010年
6 驻天津记者郭关朝;天津科垣可再分散乳胶粉产品供不应求[N];中国建材报;2009年
7 李山;智能标签可无痕封存于金属内[N];科技日报;2009年
8 记者 朱建华 实习生 周恋芹 张伟峰;华中科大冲击国家技术发明奖一等奖[N];长江日报;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
  • 010-62982499
  • 010-62783978