基于SLS的多孔结构体二次烧结工艺研究

发布时间：2017-03-22 00:04

  本文关键词：基于SLS的多孔结构体二次烧结工艺研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多孔结构材料因大量的内部孔隙而兼具轻质、密度小、高比强度、吸声、减震、散热等物理性能和机械性能,是一类具有巨大应用潜力和被广泛使用的功能结构材料。本文针对目前国内外应用激光一次烧结制备多孔结构体所存在问题,结合SLS技术优势提出并研究了基于SLS的多孔结构体二次烧结工艺,对制备任意复杂形状的多孔结构体具有重要意义。本文首先分析了激光一次烧结法制备多孔结构体所存在的问题,并通过对SLS成型原理和工艺参数的影响分析,制定了激光二次烧结法制备多孔结构体的技术路线,并通过预实验论证了激光二次烧结的可行性。通过SLS烧结件空间摆放位置实验和成型角度实验,研究了小尺寸单元体的可加工性,得出单元体两支柱夹角为45°~90°,支柱与水平方向角度在30°~90°之间时,可提升小尺寸单元体可加工性;结合几何分析构建了单元体空间几何模型,研究了各几何参数对单元体结构的影响关系,确立了参数λ=0.8、α2=60°且具有较好堆积效果的单元体作为二次烧结的研究对象。运用实验的方法并结合PFC3D仿真软件,从堆积密度、孔隙率、流动性、配位数等几个方面研究了单元体堆积特性,得出孔隙率和堆积密度的关系式;并通过仿真说明了堆积体系内部结构的均匀性,统计出单元体堆积体系内部孔径分布呈正态分布,孔径尺寸范围为0.38mm~2.5mm,平均孔径为1.62mm。通过对粘粉工艺和搭建加热装置的研究,改善了单元体二次烧结性能;并运用MATLAB拟合了激光功率、扫描速率、粘粉量和加热温度与二次烧结性能关系多项式,定量分析了各工艺参数的影响规律,最终根据激光二次烧结工艺路线成型出多孔结构体试样。
【关键词】：多孔结构体 激光二次烧结 单元体 堆积特性 二次烧结性能
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 增材制造技术概述11-12
• 1.2 多孔结构体12-14
• 1.2.1 多孔结构体概述12
• 1.2.2 多孔结构体分类与应用12-14
• 1.3 多孔结构体制备及其研究现状14-18
• 1.3.1 多孔结构体主要制备方法及存在问题14-15
• 1.3.2 SLS/SLM技术制备多孔结构体研究现状15-17
• 1.3.3 SLS/SLM技术研究现状及发展应用17-18
• 1.4 课题研究目的及意义18
• 1.5 课题研究的主要内容18-21
• 第2章 基于SLS的多孔结构体二次烧结工艺分析21-33
• 2.1 激光一次烧结制备多孔结构体问题分析21-24
• 2.1.1 激光一次烧结制备多孔结构体工艺方法21-23
• 2.1.2 激光一次烧结制备多孔结构体存在问题23-24
• 2.1.3 激光二次烧结制备多孔结构体的提出24
• 2.2 基于SLS的多孔结构体二次烧结工艺24-29
• 2.2.1 SLS成型基本原理24-26
• 2.2.2 SLS工艺参数影响分析26-28
• 2.2.3 多孔结构体二次烧结工艺技术路线28-29
• 2.3 多孔结构体二次烧结可行性分析29-32
• 2.3.1 多孔结构体二次烧结预实验29-31
• 2.3.2 实验结果分析31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 多孔结构单元体形态与尺寸的确定33-47
• 3.1 SLS成型机实验区域选定33-34
• 3.2 单元体尺寸与形态探索性实验34-38
• 3.2.1 单元体几何分析34-35
• 3.2.2 实验方案的设计35-36
• 3.2.3 实验结果分析36-38
• 3.3 SLS烧结件空间位置实验38-41
• 3.3.1 单元体摆放位置实验38-39
• 3.3.2 单元体成型角度实验39-41
• 3.4 单元体结构尺寸的确定41-45
• 3.4.1 实验方案设计42-44
• 3.4.2 实验结果分析44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 多孔结构单元体堆积表征47-63
• 4.1 单元体堆积表征方法47-48
• 4.2 单元体堆积特性表征48-52
• 4.2.1 单元体堆积密度48-49
• 4.2.2 单元体堆积孔隙率49-51
• 4.2.3 单元体流动特性51
• 4.2.4 单元体其它特性51-52
• 4.3 基于PFC3D的堆积特性仿真52-60
• 4.3.1 PFC3D颗粒流分析软件简介52-53
• 4.3.2 离散元素法的颗粒模型建立53-55
• 4.3.3 单元体堆积的复杂特性仿真55-60
• 4.4 结果分析60-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第5章 激光二次烧结多孔结构体性能影响研究63-85
• 5.1 单元体二次烧结粘粉工艺分析64-68
• 5.1.1 单元体粘粉量的控制64-68
• 5.1.2 粘粉单元体二次烧结实验68
• 5.2 加热装置的搭建68-72
• 5.2.1 加热装置68-69
• 5.2.2 温度控制69-71
• 5.2.3 加热温度条件下二次烧结实验71-72
• 5.2.4 实验结果分析72
• 5.3 工艺参数对激光二次烧结性能影响实验72-82
• 5.3.1 激光二次烧结性能评价72-73
• 5.3.2 粘粉量对二次烧结性能影响实验73-76
• 5.3.3 激光功率对二次烧结性能影响实验76-78
• 5.3.4 扫描速率对二次烧结性能影响实验78-80
• 5.3.5 加热温度对二次烧结性能影响实验80-82
• 5.4 多孔结构体二次烧结成型实验82-83
• 5.5 本章小结83-85
• 第6章 总结与展望85-87
• 6.1 总结85-86
• 6.2 展望86-87
• 参考文献87-91
• 致谢91-92
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果92

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  本文关键词：基于SLS的多孔结构体二次烧结工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

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