SiC纳米陶瓷粉末的激光烧结初探

在纳米材料的成型领域引入选择性激光烧结 ,进行了SiC纳米粉末材料的激光烧结实验 ,采用x射线衍射、SEM等手段对烧结制件的物相、微观组织等进行了分析。在此基础上 ,系统研究了各烧结参数对成型工艺的影响 ,提出了针对烧结不良现象的工艺措施 ,为纳米粉末陶瓷材料的自由成型提供了依据。研究表明 ,采用合理的工艺参数 ,通过选择性激光烧结可以实现SiC纳米陶瓷材料的自由成型 ,烧结制件材料晶粒有所长大 ,但仍保持纳米结构。成型过程中 ,部分粉末材料分解 ,分解产物也保持纳米结构。     

纳米Al2O3粉体材料激光烧结成型基础试验研究

基于激光烧结快速成型技术 ,利用CO2 激光对纳米Al2 O3 粉体材料进行激光烧结成型的试验并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪等对烧结样品进行分析。结果表明 ,在适当的工艺参数下 ,对Al2 O3 粉体的激光烧结可获得一定形状的、致密的陶瓷块体 ,块体内部晶粒保持在纳米尺度     

SiC纳米陶瓷粉末激光烧结成形试验研究

基于选择性激光烧结快速成型技术,利用CO2激光对纳米SiC粉体材料进行了激光烧结成型的试验.用X射线衍射、扫描电镜等分析了烧结层中纳米SiC的显微组织,同时对激光烧结过程及工艺参数的影响进行了探讨.研究结果表明,采用选择性激光烧结工艺参数,可以实现SiC陶瓷块体的烧结成型,烧结件内部组织保持纳米结构,材料晶粒尺寸基本不长大.烧结过程中SiC有分解反应,产生纳米Si和C.     

Al2O3纳米复合陶瓷涂层激光熔覆试验研究

本文将等离子喷涂与激光熔覆工艺相结合 ,进行了纳米Al2 O3复合涂层的激光熔覆试验 ,分析了各工艺参数对熔覆工艺的影响 ,研究了熔覆过程中纳米陶瓷材料晶粒生长过程 ,得到了较为合理的纳米Al2 O3激光熔覆工艺。通过SEM、X射线衍射、摩擦磨损试验等手段对得到的复合涂层进行了微观组织、磨损性能等检测。结果表明 :采用优化的熔覆工艺 ,纳米Al2 O3熔覆材料的晶粒生长得到极大抑制 ,保持纳米结构 ,其在复合涂层常规材料表面与空洞间隙中紧密排列 ,极大提高了涂层质量与性能     

选区激光烧结聚丙烯成型制件及增强的研究

选区激光烧结是3D打印技术的重要分支。选用适合的工艺参数进行激光烧结聚丙烯粉末成型, 但粉末颗粒之间粘接不够充分, 制件内部孔隙较多、强度较低, 必须改善。选用适合工艺参数实现激光烧结聚丙烯粉末成型并进行增强, 综合考虑增强渗透效果和对制件冲击强度性能的影响, 按照配比配制适合聚丙烯SLS制件的增强后处理剂, 其渗透性好, 并提高了制件的性能。实验结果表明, 增强SLS聚丙烯制件的拉伸强度为7 MPa, 拉伸强度比7.8。研究为SLS应用提供了一定基础。     

选择性激光烧结制件冷等静压工艺及模拟

为了提高选择性激光烧结制件的相对密度,使用冷等静压进行致密化。在Drucker-Prager-cap模型的基础上对选择性激光烧结制件的冷等静压过程进行数值模拟,并对模拟结果进行了理论分析和实验验证。结果表明,通过冷等静压工艺可使选择性激光烧结制件的相对密度明显提高,制件收缩比较均匀,典型尺寸的实验结果与目标尺寸的误差在0.41mm以内,模拟结果与实验比较符合。对选择性激光烧结制件进行冷等静压处理,拓展了粉末激光快速成形技术的应用领域,为其应用于工程实际奠定了技术和实验基础。     

选择性激光烧结制件冷等静压工艺及模拟

为了提高选择性激光烧结制件的相对密度,使用冷等静压进行致密化。在Drucker-Prager-cap模型的基础上对选择性激光烧结制件的冷等静压过程进行数值模拟,并对模拟结果进行了理论分析和实验验证。结果表明,通过冷等静压工艺可使选择性激光烧结制件的相对密度明显提高,制件收缩比较均匀,典型尺寸的实验结果与目标尺寸的误差在0.41mm以内,模拟结果与实验比较符合。对选择性激光烧结制件进行冷等静压处理,拓展了粉末激光快速成形技术的应用领域,为其应用于工程实际奠定了技术和实验基础。     

灰色关联分析选区激光烧结成型研究

选区激光烧结(SLS)是重要的3D技术之一。烧结高分子材料成型过程中,材料的不均匀收缩导致制件翘曲变形及尺寸减小。而在烧结过程中工艺参数起着主要影响作用。激光烧结聚丙烯(PP)复合粉末成型过程中,采用各工艺参数不同水平组合烧结成型制件;用灰色关联分析法(GRA)研究工艺参数对成型精度的影响。结果表明,对于翘曲量及尺寸精度最重要的影响因子为扫描速度。综合工艺参数对翘曲量和尺寸误差的影响,得到激光烧结PP制件的优化工艺参数:扫描速度为1.9 m/s,激光功率为16.5 W,铺粉厚度为0.15 mm,扫描间距为0.12 mm。     

盐/PS混合粉末激光烧结成型实验研究

本文针对盐雕工艺品个性化需求及现有模铸方法成本高、周期长等弊端,提出激光烧结快速成型盐雕的工艺方法,对盐/PS混合粉末进行了选择性激光烧结工艺实验研究,给出了盐/PS粉末组分及工艺参数对烧结成型收缩率的影响规律,微观形态观察表明,激光烧结使得PS粉末熔化实现对盐粉颗粒的包裹并粘结成型,并给出了能够实现良好烧结成型的材料配比,为盐雕工艺品个性化制造提供了一条可行的工艺途径。     

激光能量密度对尼龙12/HDPE制品尺寸的影响

为了研究激光能量密度对尼龙12/高密度聚乙烯(HDPE)制品尺寸的影响,基于选择性激光烧结快速成型技术,利用CO2激光对尼龙12/HDPE粉体材料进行了激光烧结成型试验,并用扫描电镜分析了烧结层中尼龙12/HDPE的显微组织。结果表明,随着激光功率/扫描速率(P/v)的增加,烧结件的翘曲量逐渐增大;较佳的成型激光能量密度为P/v=0.8%,此时的翘曲量约为0.4mm。该结果对复合尼龙粉末的激光烧结的研究是有帮助的。     

钨基合金激光立体成形的组织及性能研究

为了制备高性能、大尺寸钨合金零件,利用激光立体成形技术进行了前期探究实验,在大气环境下制备多种配比的W-Ni-Fe高比重合金力学拉伸试验件,通过测试抗拉强度、硬度,结合组织结构和成分配比的探究分析,发现其成形性及力学性能与传统的粉末冶金烧结工艺之间还存在着一定的差距。抗拉强度在W原子数分数为0.6时达到最大值717.5MPa,之后随着W原子数分数的增大反而明显减小,当W原子数分数在0.8以上时,强度已低于400MPa。样品存在孔洞和氧化现象,大量W未溶化,Ni和Fe元素越多,微观组织均匀性越好、成分偏析越小。结果表明,利用激光立体成形技术可对钨基合金堆积成形,但是实验工艺参量和实验环境仍需进一步改进。此研究可获得免受大气气氛影响和工艺参量限制的试样,为获得性能更好的高比重钨合金激光立体成形件提供了帮助。     

氮化硅的选区激光烧结成型研究

应用陶瓷粉末的选区激光烧结(SLS)成型原理,以氮化硅(Si3N4)和环氧树脂(EP)为材料,采用机械混合的方法制备SLS用Si3N4陶瓷粉末,测试其流动性和松装密度,进行选区激光烧结实验并制备试件。采用扫描电子显微镜观察烧结件的微观形貌,测试其三点抗弯强度。结果表明,优化Si3N4和EP粉末的粒径级配可有效增大铺粉密度、烧结件的致密度和强度。粉末粒径接近单层厚度时烧结件易发生移动和翘曲,粒径＜40 μm时,粉末易于粘附铺粉辊。     

激光直接烧结成形金属零件的实验研究

分析了激光熔池的动态快速冷凝及“球化”效应机理，基于此采用激光烧结直接成形工艺对铁粉和Ni45合金粉末进行了一系列的激光烧结实验。结果表明,直接烧结单组元铁粉易出现翘曲变形和“球化效应”，成形质量不高，即使调整工艺参数获得多层烧结件，但致密度较低;而在基体上烧结Ni45合金粉末,在合适的工艺参数下获得了致密组织较好的多层烧结件，内部组织细密均匀，表面光滑平整，且与基体结合牢固。     

选择性激光烧结金属件翘曲与开裂问题的研究进展

烧结件翘曲与开裂始终是选择性激光烧结的难题之一。本文简要介绍了选择性激光烧结技术的基本原理;详细阐述了翘曲与开裂的机理,总结了影响烧结件翘曲和开裂的一些因素,并分析了选择性激光烧结技术中的温度场与热应力场;最后,提出了选择性激光烧结技术进一步研究的方向。     

纳米SiC激光熔覆陶瓷涂层组织结构分析

将激光熔覆引入纳米陶瓷涂层工艺，进行了纳米SiC的激光熔覆试验，分析了纳米陶瓷材料激光熔覆工艺的影响因素，得到了合理的纳米SiC粉末激光熔覆工艺。通过X射线衍射(XRD)分析，扫描电镜(SEM)等手段，对所制备的纳米陶瓷涂层进行组织结构分析。试验表明：采用获得的激光熔覆工艺，能够有效缓解现有纳米陶瓷涂层工艺中材料晶粒过渡生长、致密度等问题，实现高质量纳米结构SiC陶瓷涂层制备。熔覆过程中，部分SiC纳米粉末发生分解，生成Si与C，产物保持纳米结构。     

采用区域选择激光熔化技术直接制造铝合金零件

区域选择激光熔化技术(SLM)与选区烧结技术(SLS)相比其突出的特点在于SLM过程使用的金属粉末为单组元粉末材料以及该过程中金属粉末完全熔化。因而采用SLM技术生产的金属功能模型和零件致密度高，具有系列产品的组织结构和使用性能,为单件、小批量直接制造金属零件提供了可能。介绍了SLM技术的特点以及采用SLM技术加工铝合金粉末的特殊性,采用SLM工艺熔化金属在随后的结晶过程中易出现成球现象,优化激光加工参数以及在加工过程中通入惰性气体可以克服该问题。采用SLM技术加工了AlSi25和AlSi10Mg两种铝合金粉末,制备了样件和拉伸试样。微观分析显示:样件的横截面中均无孔隙和裂纹存在,组织细小,微观结构分为细晶区和搭接区,搭接区的结构明显长大,经拉伸测试,采用SLM技术生产的样件具有优于传统方法生产试样的综合机械性能。给出了采用SLM技术制造的铝合金功能模型。     

实时混粉梯度材料SLM成型系统构建与实验

为了在成型过程中,方便地在零件上按需获得梯度材料成分,采用了集成同步送粉碰撞混合、锥形聚集混合、气流混合等多重混粉动作的实时混粉方法,研制成梯度材料激光选区熔化增材制造系统,并展开了梯度材料成型实验验证,结合试样照片、显微图像及能谱仪检测,分析了成型效果。结果表明,系统可自由按需在水平及垂直方向添加成分渐变材料,可方便获得具有复杂外形结构的梯度材料零件;成型件梯度材料区域微区成分分析显示,各微区内元素平均质量分数离散程度小,成型过程中每层平均混粉时间10s~15s时,各微区主要元素变异系数不超0.59,达到了较好的混合均匀性。该研究为自由制造梯度材料零件提供了新途径。