選區(qū)激光燒結(jié)PS-Al-,2-O-,3-納米復(fù)合材料若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在產(chǎn)品快速多變，競爭空前激烈的經(jīng)濟(jì)全球化時代，選區(qū)激光燒結(jié)的材料多樣性本質(zhì)越來越顯示出獨特的技術(shù)優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景，是受到最為密切關(guān)注的快速成型技術(shù)之一。本課題針對選區(qū)激光燒結(jié)直接制備聚苯乙烯/Al2O3納米復(fù)合材料零件進(jìn)行了探索性研究。重點研究了納米粒子的表面改性與分散技術(shù)，納米粒子在激光作用下的行為特征，PS/納米Al2O3成型粉末的熔凝過程和致密化機(jī)制，工藝參數(shù)及激光能量密度對成型粉末成形質(zhì)量的影響規(guī)律，燒結(jié)試件的微觀形貌和主要

2、機(jī)械力學(xué)性能等。 研究中發(fā)現(xiàn)，納米粒子的表面改性不僅影響分散狀況，而且影響燒結(jié)過程和燒結(jié)質(zhì)量；團(tuán)聚態(tài)納米粒子以及聚合物基體與無機(jī)納米粒子的表面極性差異導(dǎo)致燒結(jié)體局部疏松和空洞結(jié)構(gòu)。采用乳液聚合改性方法制備的以納米Al2O3為核、PS為殼的核-殼式結(jié)構(gòu)復(fù)合粒子，成功解決了納米粒子的分散和極性差異問題。 通過研究激光以及聚合物熔融過程對納米粒子的作用機(jī)理，揭示了納米粒子存在“微飛濺”、“擴(kuò)散遷移”和“流動滲透”三種行為特征，

3、提出了選區(qū)激光燒結(jié)具有打破納米粒子團(tuán)聚、驅(qū)散納米粒子聚集和促進(jìn)納米粒子流動的作用機(jī)制，并運(yùn)用相同成型粉末的選區(qū)激光燒結(jié)和傳統(tǒng)熱模壓實驗對比進(jìn)行了驗證。 在大量工藝實驗的基礎(chǔ)上，分析了工藝參數(shù)對燒結(jié)質(zhì)量的影響趨勢，構(gòu)建了成型粉末的優(yōu)化工藝參數(shù)域；研究了激光功率與掃描速度的不同匹配對燒結(jié)熔凝過程的影響規(guī)律，提出了激光能量和作用時間共同決定燒結(jié)過程的燒結(jié)機(jī)制；討論了激光能量密度用于揭示工藝參數(shù)綜合影響規(guī)律的局限性，得出了等激光能量密度

4、條件下的燒結(jié)非等效結(jié)論。 機(jī)械性能測試結(jié)果表明：納米復(fù)合材料試件與純PS試件相比，拉伸強(qiáng)度的最大提高幅度達(dá)到200﹪，最大值為31.2MPa；缺口沖擊韌性的最大提高幅度為60﹪，最大缺口抗沖擊強(qiáng)度達(dá)到了12.1KJ/m2；耐磨性提高了約65﹪，最小磨損量為0.006g/mm3；而洛氏硬度提高的幅度僅5﹪左右，最大值為HRL 96。SEM照片顯示的層狀滑移和纖維狀形變說明納米粒子起到了增強(qiáng)、增韌作用，但相對低的納米粒子含量對硬度