烧结不锈钢颗粒多孔介质单相流阻力特性研究

对烧结不锈钢颗粒多孔介质的单相流阻力特性进行试验研究,根据孔隙率的大小选择简单堆积颗粒方式作为模拟的单元模型,在此几何模型上设定对称边界,在孔隙尺度下通过求解标准N-S方程及k-ε紊流模型对其进行数值研究。分析了单相流流经烧结不锈钢颗粒多孔介质后的单位压降与等效雷诺数的关系,并基于实验数据拟合出了表征多孔材料流动压降与颗粒直径、流速、孔隙率的Tadrist关系式中的两个常系数。完整的Tadrist关系式可以作为烧结不锈钢颗粒多孔介质内流动阻力在宏观尺度上的预测模型。     

316L不锈钢多孔结构的选区激光烧结成型工艺研究

研究了一种新型的制备金属多孔结构技术-选区激光烧结,着重说明该技术的基本原理和工艺过程,并利用此制备技术对316L不锈钢粉末进行了激光烧结制备多孔材料的实验研究.利用SEM分析了316L不锈钢多孔试样的微观孔隙特征,并测定其孔隙率.结果表明,在较高的扫描速率下可获得孔径分布均匀、孔隙贯通性良好的多孔结构;随扫描速率逐渐提高,试样孔隙率和弹性模量呈上升趋势.     

基于选择性激光熔化制备多孔钛结构的设计及分析

通过设计和有限元分析,确定与骨头硬组织兼容的多孔钛参数,并采用选择性激光熔化技术制备多孔结构,为与骨头匹配的多孔结构的设计提供力学实验数据和理论参考依据。通过运用三维软件SolidWorks,设计截角八面体多孔结构,利用有限元分析软件ANSYS模拟应力、应变,确定能承受载荷的结构参数。通过分析确定与骨头力学性能匹配的截角八面体多孔结构的臂径为400μm,孔径为750~1000μm。定量改变模型的参数,多孔结构的实际弹性模量随孔隙率的提高而降低;棱径不变,多孔结构模型的最大应力随着理论孔隙率的增加而增大。     

基于随机种子的多孔含油保持架建模方法研究

多孔含油保持架凭借其内部微孔隙结构存储和释放润滑介质实现自润滑效应,对保持架自身微米、亚微米级孔隙结构的几何建模是其多力场作用过程及自润滑机理分析的前提.针对现有多孔材料建模方法孔隙率大、局部失真等问题,基于冷压烧结工艺的成型原理,提出一种面向多孔保持架二维及三维结构的数字化快速建模方法.基于随机种子方法确定颗粒中心位置及颗粒几何尺寸,结合堆叠原理模拟颗粒在烧结过程中随机堆叠挤压过程,采用伪随机数发生器确保多次堆叠过程的颗粒中心及尺寸的随机性.在此基础之上,借助Rhino软件完成三维建模并与真实多孔含油保持架结构进行对比验证.最后通过COMSOL Multiphysics平台开展多孔保持架二维几何建模及多场耦合分析,从微孔隙内部的流动与传热过程分析验证了本文建模方法的可行性与正确性,为小尺度孔道、小孔隙率三维模型构建提供了新思路.     

覆膜金属粉末选择性激光烧结技术研究

文中主要介绍了覆膜金属粉末激光烧结成型技术的基本原理。利用激光烧结快速成型机对覆膜金属粉末进行了烧结成型实验，研究了激光功率、扫描速度、铺粉厚度和粉末颗粒大小等工艺参数对烧结成型性能的影响关系。     

基于选区激光烧结技术的金属粉末成型工艺研究

介绍了选择性激光烧结的工作原理,分析了选择性激光烧结法区别于其他传统机械加工方法和其他快速成型技术的特点.对316L不锈钢粉末进行了激光烧结实验,并在一系列工艺参数连续变化的条件下,研究了烧结试样的显微组织,以此探讨工艺参数对金属粉末选区激光烧结孔隙率的影响规律.     

尼龙粉末激光烧结的压实度影响实验研究

粉末材料的压实度对激光烧结成型有着直接影响.通过对尼龙粉末材料不同的压实度、激光功率和扫描速度下的烧结实验,得到了尼龙粉末烧结成型的最小能量和过烧能量,结合烧结样品线形质量分析,得到优化的压实度区间和烧结能量区间,为尼龙粉末激光烧结的工艺优化提供了基础.     

选择性激光烧结3D打印参数对成型精度影响研究

选择性激光烧结的成型过程中,零件的成型性能主要受激光功率、扫描速度、扫描间距与激光能量密度等多种因素的影响。采用实验方法研究了PS粉选择性激光烧结工艺,通过测量烧结件的尺寸精度,得出不同影响因素对烧结件成型精度影响的变化规律。通过实验结果发现,激光功率、扫描速度、扫描间距分别通过改变激光能量密度影响成型精度,并得到成型件精度与激光能量密度的变化规律,同时选出最佳的加工参数与加工方式,指导实际生产。     

激光直接烧结成形多层金属薄壁件的温度场有限元模拟

为掌握多层粉末烧结过程中激光熔池的加热冷却规律以及各烧结层之间的相互影响,综合考虑热传导、热辐射和热对流以及材料的高度非线性,基于ANSYS平台建立了多层金属薄壁件的三维温度场有限元模型,利用APDL语言编程实现模拟中激光热源的移动,采用"单元生死"技术描述粉末材料动态增长过程。模拟结果表明:在现有工艺参数下,烧结获得的熔深在0.15mm以上,熔宽在0.61mm左右,烧结成形件与基体以及层层之间搭接牢固;成形件中,与x方向的热梯度相比,z方向热梯度占绝对优势,这说明成形件在冷却过程中热量的散失以堆积方向为主。将模拟结果与实验结果进行了对比,实验结果较好地验证了模拟结果。     

激光烧结成型用复合尼龙粉末的制备及性能测试

介绍了尼龙粉末材料的激光烧结成型技术研究现状,研制开发了一种适用于激光烧结快速成型的复合尼龙粉末材料(CPP1),并对其主要性能进行了测试;在优化的工艺实验条件下,制作了激光烧结成型尼龙件,进行了力学性能测试,其强度接近国外同类产品水平,韧性高于国外水平,可以满足新产品开发的要求.     

粉末材料激光烧结成型过程温度场的测量

介绍了粉末材料的激光烧结成型技术,研制开发了测温系统对粉末材料激光烧结过程温度场进行了测量,利用红外测温仪测量粉末表面温度,热电偶测量粉末内部温度,测量结果由计算机处理.最后将温度场测量结果与数值模拟结果进行了比较,二者吻合较好.     

ABAQUS模拟粉末冲击压制冲模质量数值优化

采用有限元软件模拟金属粉末冲击压制过程时,由于计算量过大,所建立的模型颗粒数远低于实际粉末压制中的颗粒数,造成计算结果偏差过大,需要对冲模质量等相关参数进行优化。优化基于SHPB实验结果,通过ABAQUS对铝粉建立密排球堆积简化模型,有序增加模型横向与纵向颗粒数,确定仿真模型中冲模的质量,进而构建模拟中颗粒数与冲模相对质量之间关系,分别得到横向和纵向颗粒排数与冲模相对质量的关系;确立了粉末微观模拟压制中最常用的密排9堆积模型的冲模相对质量为0.093;通过与铜粉的冲击压实实验结果对比,验证所建立的模型颗粒数与冲模相对质量关系式在其他材料计算中也是适用的。     

一种基于选择性激光烧结的快速成型新方法构想

介绍了选择性激光烧结的工作原理和特点;基于选择性激光烧结,提出了密排电阻丝烧结这种新型快速成型方法构想;介绍了密排电阻丝烧结方法的工作原理、成型材料以及成型设备;通过对成型设备和工作原理的分析,总结了密排电阻丝烧结的优缺点;基于以上探讨,指出了密排电阻丝烧结快速成型方法的发展前景与趋势。     

粉末材料激光烧结过程温度场的测试系统

介绍了粉末材料的激光烧结成型技术,对粉末材料激光烧结成型的加热过程进行了分析,在此基础上研制了一种适合于粉末材料激光烧结成型过程温度场的测试系统,利用红外测温仪测量粉末表层温度,利用热电偶测量粉末内部温度,测量结果由计算机打印输出.     

多组元金属粉末激光选区烧结热力耦合有限元应力场分析

根据金属粉末激光选区烧结的特点，采用ANSYS有限元软件中的间接热力耦合方法，建立了多组元金属粉末激光选区烧结应力场分析模型。利用生死单元技术，模拟了烧结材料由粉末态转变为高温液态继而转变为连续实体的过程。通过该计算模型，可以掌握激光选区烧结成形过程以及冷却过程中应力场随时间的变化规律，探索烧结件翘曲变形的机理及其影响因素。结果表明，烧结件与基板结合层处σz、τzx、τxy的过大是造成烧结件翘曲变形的主要原因。通过实验验证，模拟分析结果与实际相吻合。经过讨论，提出了通过改善烧结件散热状况、提高基板预热温度、精选基板材质等措施可以有效避免金属粉末激光选区烧结件翘曲变形。     

选区激光烧结SiC陶瓷颗粒成型粉末中黏结剂的研究

应用选区激光烧结技术制备了SiC颗粒预制体，黏结剂是影响SiC颗粒预制体成型性的关键因素之一，在激光烧结成型中对其进行了的选择性试验。结果表明，选用环氧树脂和磷酸二氢铵双黏结剂，激光烧结体成型效果最好；其中，单一环氧树脂黏结剂含量（质量分数）控制在6％；而双黏结剂中磷酸二氢铵的含量控制在8％，同时，烧结件的抗弯强度达到了0．24MPa。     

选区激光烧结过程传热分析的高效无网格法

增材制造是通过材料逐层堆积来实现构件无模成形的新型制造技术,近年来受到人们的广泛关注。基于无单元伽辽金法(无网格法)提出了一种可高效模拟以粉末床为主要技术特征的选区激光烧结增材制造过程的数值模拟技术。相应于材料逐层增加过程,逐层引入计算节点和背景积分单元。充分利用无单元法建立近似函数仅依赖于节点而非网格单元的优点,对远离当前加工层的区域自适应地进行"网格"粗化以减小计算规模。为进一步提高计算效率,引入稳定相容节点积分技术,大幅度减少了积分点数目。数值结果表明,所发展方法能够有效模拟选区激光烧结增材制造的热传导过程,再现温度场的演化历程。与使用通用有限元软件的模拟方法以及使用高斯积分的标准无网格法相比,该方法大幅度缩短了计算时间,显著提高了选区激光烧结过程传热分析的计算效率。     

多孔聚酰亚胺保持架材料微孔性能的影响因素

采用冷压-烧结成型工艺制备多孔聚酰亚胺保持架材料,利用高压孔隙结构仪测试多孔材料微孔参数,研究原材料、聚四氟乙烯含量、压制成型工艺及烧结成型工艺等不同因素对多孔材料微孔性能的影响,结果表明：聚酰亚胺粉粒径减小,材料微孔直径减小,孔隙率增大;聚酰亚胺粉平均分子量增大,材料微孔直径和孔隙率均减小;聚四氟乙烯含量增加,材料微孔直径和孔隙率先增大后减小,当聚四氟乙烯含量为20%时,材料微孔直径和孔隙率达到最大值;单位面积成型压力增大,材料微孔直径、孔隙率急剧减小,成型压力大于20 MPa后减小缓慢;随保温时间增加,材料微孔直径先减小后增大,孔隙率先增大后减小,可选择合适的保温时间,使材料微孔直径及孔隙率达到最佳。     

尼龙6/硅灰石混合粉末选区激光烧结成型精度研究

收缩是尼龙材料选区激光烧结成型的常见问题,不均匀的收缩将导致翘曲变形。影响成型精度的因素很多,包括材料本身的特性,烧结工艺参数等。本文通过添加硅灰石来提高尼龙材料的成型精度,用翘曲高度法分析了制件翘曲高度随硅灰石用量和烧结工艺参数,如激光功率、预热温度变化的规律。     

多孔β-TCP生物陶瓷DLP打印工艺研究

β-磷酸三钙(β-TCP)具有良好的生物相容性和成骨性,是理想的骨修复材料。以β-TCP陶瓷粉末和树脂为原料制备陶瓷浆料,利用面曝光技术制造陶瓷素坯。根据热重和差热测试结果,建立陶瓷素坯脱脂和烧结工艺参数,制备出多孔β-TCP陶瓷样件。试验结果表明,成型过程中,光线散射会导致实际成型的素坯尺寸大于设计尺寸;烧结后,在成型的水平方向烧结收缩率为1%～5%,垂直方向烧结收缩率为6%～9%,并提出了烧结收缩的补偿模型。多孔陶瓷样件内部孔道结构贯通,具有大孔和微孔相结合的多孔结构,大孔孔径为400～600μm,微孔孔径为500～1 500 nm。力学测试表明多孔结构的压缩强度随孔隙率的增大而减小,G单元多孔β-TCP生物陶瓷的压缩强度最高可达16.53MPa。DLP光固化生物陶瓷打印技术可以实现复杂多孔生物陶瓷的快速高精度成型,在人体骨组织损伤修复方面有巨大的应用前景。