微细金属粉末材料的激光快速微成型

快速成型技术(RP)是一种基于离散 /堆积成型原理的新型数字化成型技术.采用激光熔化金属粉末材料直接制造金属零件是RP技术向RM(Rapid Manufacturing)发展的必然趋势,也是世界各国研究开发的热点.而利用微纳粉末金属材料进行微成型目前尚处于探索阶段.本文采用自行设计的激光精细烧结装置对粗、细粉末金属材料进行了对比烧结成形试验,分析了影响激光烧结微细金属粉末微成型的各种参数.结果表明,烧结金属细粉所需的功率远低于烧结粗粉所需的功率,成形精度好.通过对参数的优化,找到了最佳的成形工艺,成功制作出壁厚只有100 μm左右的微小金属件.     

微细金属粉末材料的激光快速微成型

快速成型技术(RP)是一种基于离散／堆积成型原理的新型数字化成型技术。采用激光熔化金属粉末材料直接制造金属零件是RP技术向RM(Rapid Manufacturing)发展的必然趋势，也是世界各国研究开发的热点。而利用微纳粉末金属材料进行微成型目前尚处于探索阶段。本文采用自行设计的激光精细烧结装置对粗、细粉末金属材料进行了对比烧结成形试验，分析了影响激光烧结微细金属粉末微成型的各种参数。结果表明，烧结金属细粉所需的功率远低于烧结粗粉所需的功率，成形精度好。通过对参数的优化，找到了最佳的成形工艺，成功制作出壁厚只有100μm左右的微小金属件。     

激光微细熔覆快速制造微加热器阵列

采用激光微细熔覆法制备了2×2和1×4微加热器阵列,研究了激光扫描功率和速率对微加热器图形线宽的影响.结果表明,线宽随激光功率增大而增大;随扫描速率增大而减小.并对2×2微加热器阵列进行了性能测试.研究了加热时间、电压和空间位置对温度的影响规律.结果表明,微加热器温度随加热时间的延长而升高并最终达到稳定值;随电压的增加而升高;加热区域离微加热器越远,温度越低.对恒定电压下的升温速率进行了计算和测定,第一分钟内加热速度可达0.45℃/s.最后,给出了所制作的微加热器及其阵列的示例.     

微细EDM技术加工微齿轮的研究

本文通过用微细电火花（ＥＤＭ）方法加工模数为０．０６的微齿轮研究，阐述了微细ＥＤＭ方法加工微齿轮的原理、方法和关键技术。     

PMMA微结构件激光融化成型实验

为了满足聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构件的高效率和高质量成型加工,提出了激光融化成型新方法,设计和研制实验装置,采用CO2激光扫描辐照方式进行融化成型实验,依据热物理和能量守恒原理,理论计算和模拟分析试样在激光扫描过程中的温度场变化,并通过正交实验设计和实验,分析工艺参数对微结构复制精度的影响。结果表明:熔体温度是影响成型质量的主要因素,温度高则成型精度好;工艺参数对微结构复制精度的影响程度分别是:激光功率对提高复制精度起决定性作用,其次是扫描时间和模具温度,最后是成型压力。采用优化后的工艺参数进行实验,获得较好的微结构复制精度,表明了PMMA微结构件的激光融化成型具有可行性。     

微三维结构型腔的微细电火花加工

利用简单截面形状电极,建立在在分层制造思想上的电极等损耗微细电火花加工技术是实现微三维结构微细加工的有效手段。分析了该方法的工艺特点;研究了实现该技术的条件及电极损耗补偿策略。     

脆性材料的激光微细加工工艺与机理

近年来,二极管抽运YAG激光器正在激光加工特别是微细加工技术领域中发挥着重要的作用.然而,迄今为止,有关YAG激光作用下材料的基本物理性能对微细加工机理的报导甚少.本文采用各种典型的金属材料(如Cu、W、Ta、Ti等)和典型非金属材料(如Si和金刚石)为基材,以二极管抽运YAG在x-y扫描系统中进行处理(扫描面积400 μm×125 μm),系统研究了各种工艺条件下材料的成分、熔点、沸点、热导性等对激光烧蚀速率的影响规律,分析了激光烧蚀机理,并提出了可初步解释上述实验结果的物理模型.(OE27)     

激光微细熔覆快速原型制备

传统上厚膜电容的制备由于采用了丝网技术、烧结工艺、有限的匹配温度特性材料,使得要实现高容量、低损耗、高频性就必须同时改变材料的成分、制备工艺和技术, 这是无法同时达到的.而采用激光微细熔覆快速原型制造技术,不需要高温烧结和掩模的制备,在不改变电极膜特性的情况下直接制备了适应高容量、低损耗和高频应用的介质膜.同时,消除了原有技术通过多次印刷和增加厚度来减少针孔的弊端,以及高温烧结带来的电极材料和介质材料成分的扩散,利用CAD/CAM系统可灵活地制备所设计的图形和尺寸,实现了元件小型化、轻薄化的制造.     

用于微细圆弧加工的激光刻录机

声盘、视及光的亚微米圆弧线一般通过激光刻录机光刻制造，本文结合我国开发的用于磁盘伺服图形录写的激光刻录机，从机械结构、光路系统及计算机控制系统等方面，对其进行了研究分析。     

微反应器中的微制作技术

探讨了微反应器制作技术的创新与优化,分析了微反应器的基本结构与常用材料,总结了它的三种主要加工技术,即硅体微加工、超精密加工与LIGA工艺,以及四种常用的连接方法,即键合技术、高能束焊接、扩散焊与粘接,指出了在选材、加工、连接等方面应注意的问题,并给出了相应的实例,其中包括一台利用铁-铬-铝不锈钢片制作的甲醇重整制氢微反应器,它采用放电加工和湿法刻蚀技术,用扩散焊实现了连接密封,经100 h的连续试验表明,该微反应器可以与10 W的燃料电池配套使用。最后指出了目前在该领域存在的主要问题。     

铁基粉末冶金压坯激光烧结研究

应用CO_2激光器对Fe-C-Cu-MoS_2粉末冶金坯料进行烧结,在烧结期间元素发生扩散,形成了微细的Fe_3C和CuMo_2S_(5-x)相。该法烧结成的材料具有理想的组织和性能。直径为10mm的坯料可在5分钟内充分透烧。     

CO2激光选区烧结铁粉制造微型金属零件的研究

使用激光进行微成形的方法有多种 ,本文介绍了通过激光选区烧结技术 (SLS)来进行激光微成形的试验。通过大量的工艺试验和对激光选区烧结微成形过程中影响因素的系统分析 ,探讨了激光选区烧结微成形的工艺参数对激光扫描金属粉末的烧结线宽和烧结深度的影响 ,并最终成形了米粒大小的金属实体。     

液相法制备窄粒径分布微米铜粉的研究

为了制备出抗氧化、纯度高且粒径分布窄的微米铜粉,以硫酸铜(CuSO4)为原料,抗坏血酸(Vc)为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂和分散剂,浓氨水(NH3·H2O)调节pH值,通过液相还原法制备微米铜粉,研究了CuSO4浓度对制备粉体的影响,并讨论了相关反应机理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、激光粒度仪和热重分析仪(TG)对制备的铜粉进行表征与分析。结果表明:不同CuSO4浓度下制得的粉体均为高结晶度的单质铜;当CuSO4浓度为0. 6 mol/L,反应温度为80℃时,制得的铜粉结晶度最好且粒径分布较窄,全都分布在1~4μm;制备出的铜粉抗氧化性和稳定性较好,在200℃时都不会发生氧化,于空气中放置30天后仍为单质铜。     

粉末冶金材料激光焊接的气孔现象研究

焊接气孔是粉末冶金材料激光焊接的主要缺陷.简要分析了粉末冶金材料激光焊接中气孔的产生机理,着重研究了焊接速度与活性气体对气孔形成的影响关系.结果表明,在一定的激光功率下,提高焊接速度可减少金属蒸气的形成,从而降低气孔数;通过混合N2,O2作活性气体可改善熔化金属流动,防止气孔产生.     

Limit of accuracy in laser fabrication with metal powder

The research presented in this paper focuses on the laser-powder interaction. Through the experiment with metal powder in micrometers, we found that, in an invariable laser power density, the thickness of the final fabricated thin wall was similar to the geometrical dimension of the powder line, but could be much greater than the laser focus spot, even greater than two orders of magnitude. Furthermore, this paper showed that, the unmelted and semi-fused particles were concentrated. Thus,in this paper, combining the optical scattering theory with capillarity and infiltration theory pointed out the inducement effect of laser and the self-melting of powder. Based on the experimental phenomena and theory, we get our own ideas on the laser micro-fabrication.     

Cu-Al系粉末压坯激光反应烧结研究

通过对烧结温度的变化过程、产物相的形成与转变、致密化行为、硬度特征等细致的研究和分析,揭示了Cu-Al系粉末材料激光反应烧结的特性.结果表明,在激光输出功率800W、持续作用时间为16s的情况下,反应向试样的纵深方向发展,表现出剧烈、快速的蔓延燃烧特征,相的形成是在激光加热与反应阶段的短暂时间内完成.由于激光加热比常规电炉加热速度快,烧结试样均产生收缩,在Cu75Al25试样中出现了亚稳态马氏体(M)型Cu3Al相.     

选区激光烧结聚苯乙烯粉的基础实验研究

为了探寻选区激光烧结工艺参量对聚苯乙烯粉烧结质量影响的规律,并通过工艺参量的优化来提高其烧结精度与强度,采用对聚苯乙烯粉进行热重/差示扫描量热法实验分析、利用SLS300快速成型机对聚苯乙烯粉烧结等方法,进行了理论分析和实验验证,发现烧结温度在150℃～260℃之间时,试样烧结尺寸精度较高。结果表明,聚苯乙烯粉烧结件的x向和y向尺寸精度受工艺参量影响较小,而z向尺寸精度受工艺参量影响较大;弯曲强度表现为随激光功率、扫描间隔、分层厚度的增大而减小的变化趋势。这对于工艺参量优化选择来提高聚苯乙烯粉的烧结质量提供了实验依据。     

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.