竹粉/热塑性树脂复合粉末激光烧结特性与制件性能研究
发布时间：2021-02-03 12:13
选择性激光烧结技术（SLS）是增材制造技术的一种重要的粉末分层制造方法。目前,利用SLS制造加工的粉末材料主要有高分子及其复合粉末、金属粉、陶瓷粉、金属高分子覆膜粉等多种粉末。SLS成形件应用比较广泛,可应用于熔模铸造的模型、生产塑料功能件、金属功能件、牙科用模型、航天和汽车用零件的加工制造等领域。本国是一个产竹大国,竹制品废弃物每年有3-5亿吨,对于竹废的充分利用是急需解决的问题。将竹废加工成竹粉,工艺简单,而且竹粉还是一种可再生的价格低廉的天然植物粉末。聚酯、聚酰胺热熔胶粉和环氧树脂都是竹材较好的黏合剂。利用机械物理混合法制备竹粉／热塑性树脂复合粉末激光烧结材料,将竹废应用于增材制造技术领域,拓展了林业工程在先进制造技术的应用。通过差示扫描热量法（DSC法）和单层激光烧结实验相结合的方法,确定激光快速烧结机烧结竹粉／聚酯复合粉末的粉末床预热温度和激光烧结加工工艺参数。采用机械物理混合法制备不同质量配比的竹粉／聚酯的复合粉末,实验研究了不同配比竹粉／聚酯复合粉末SLS成形件的力学性能,还对测试件加工方向、激光扫描方式,激光烧结工艺参数对竹粉／聚酯复合粉末SLS成形件的力学性能的影响。...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.1.1 研究目的
1.1.2 研究意义
1.2 国内外选择性激光烧结技术研究现状
1.2.1 选择性激光烧结用高分子复合粉末材料研究现状
1.2.2 激光烧结用复合粉末研究方法
1.2.3 粉末材料激光烧结件性能的研究
1.3 选择性激光烧结零件设计规则
1.4 主要研究内容及项目来源
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 项目来源
2 竹粉/聚酯复合粉末激光烧结机理及特性
2.1 竹粉/聚酯复合粉末激光烧结机理
2激光器激光的特性"> 2.1.1 CO2激光器激光的特性
2.1.2 激光辐射材料热传导模型
2.1.3 竹粉/聚酯的激光烧结粘结模型与粘结机理
2.2 竹粉/聚酯复合粉末制备与实验方法
2.2.1 实验设备与材料
2.2.2 力学性能测试与表征
2.2.3 竹粉和聚酯材料的特征
2.2.4 竹粉/聚酯复合粉末制备
2.3 竹粉/聚酯复合粉末激光烧结加工工艺研究
2.3.1 激光扫描加工方式
2.3.2 粉末床预热温度和激光烧结加工工艺参数
2.4 结果与讨论
2.4.1 竹粉含量与加工方法对SLS成形件力学性能的影响
2.4.2 竹粉尺度对SLS成形件力学性能影响
2.4.3 工艺参数对SLS成形件力学性能影响
2.4.4 成形件尺寸精度
2.4.5 竹粉含量对桦木粉/聚酯复合粉末SLS力学性能的影响
2.5 粉末床温度分布对激光烧结成形件力学性能的影响
2.5.1 粉末床温度分布Ansys模拟
2.5.2 粉末床表面温度分布对SLS成形件力学性能影响实验研究
2.6 本章小结
3 竹粉/聚酯复合粉末SLS成形件后处理技术
3.1 材料的表面张力和润湿性
3.2 渗蜡后处理技术
3.2.1 渗蜡工艺流程与操作步骤
3.2.2 渗蜡处理对SLS成形件力学性能的影响
3.2.3 渗蜡处理对SLS成形件尺寸精度的影响
3.3 渗环氧树脂后处理技术
3.3.1 渗环氧树脂的影响因素
3.3.2 渗环氧树脂对SLS成形件力学性能的影响
3.4 应用实例
3.5 本章小结
4 竹粉/聚酰胺复合粉末激光烧结特性及后处理
4.1 聚酰胺的特性和竹粉/聚酰胺复合粉末制备
4.1.1 聚酰胺粉末的特性
4.1.2 竹粉/聚酰胺复合粉末的制备
4.2 激光烧结工艺的确定
4.3 结果与讨论
4.3.1 竹粉/聚酰胺激光烧结实验及平均力学性能
4.3.2 激光烧结零件微观形貌分析
4.4 竹粉/聚酰胺后处理技术
4.4.1 竹粉/聚酰胺后处理微观形貌
4.4.2 增强竹粉/聚酰胺复合粉末SLS成形件后处理浸渗效果的措施
4.4.3 竹粉/聚酰胺/聚酯复合粉末SLS成形件及后置处理
4.5 本章小结
5 竹粉/热塑性树脂/环氧树脂复合粉末激光烧结特性
5.1 环氧树脂粉末特性
5.2 竹粉/聚酯/聚酰胺/环氧树脂混粉制备及其SLS成形件力学性能
5.3 电镜扫描微观形貌分析
5.3.1 竹粉/聚酯/环氧树脂电镜扫描微观形貌分析
5.3.2 竹粉/聚酰胺/环氧树脂复合粉末微观形貌分析
5.4 竹粉/聚酰胺/聚酯/环氧树脂复合粉末SLS成形件
5.5 本章小结
6 竹粉/热塑性树脂复合粉末成形件熔模铸造实验研究
6.1 竹粉/聚酯复合粉末SLS成形件熔模铸造实验研究
6.1.1 竹粉/聚酯复合粉末热重分析
6.1.2 竹粉/聚酯复合粉末SLS成形件水分和灰分测试
6.1.3 使用竹粉/聚酯复合粉末SLS成形件熔模铸造的结果与分析
6.2 竹粉/聚酰胺复合粉末SLS成形件熔模铸造实验研究
6.2.1 竹粉/聚酰胺复合粉末热重分析
6.2.2 竹粉/聚酰胺复合粉末水分和灰分测试
6.2.3 使用竹粉/聚酰胺复合粉末SLS成形件熔模铸造的结果与分析
6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]选择性激光烧结聚苯乙烯拉伸强度研究[J]. 王传洋,陈瑶,董渠. 应用激光. 2014(05)
[2]基于SLS的新型复合蜡粉烧结工艺实验研究[J]. 姜乐涛,白培康,王建宏,刘斌. 铸造技术. 2014(08)
[3]基于SLS技术的精铸蜡粉烧结件翘曲变形研究[J]. 姜乐涛,白培康,王建宏,刘斌. 热加工工艺. 2014(09)
[4]渗蜡工艺对快速熔模精铸原型件精度的影响规律[J]. 芦刚,严青松,李康,卢百平,余欢. 铸造技术. 2013(12)
[5]木粉/PES复合粉末选择性激光烧结成形及后处理技术研究[J]. 郭艳玲,姜凯译,辛宗生,曾伟梁. 电加工与模具. 2011(06)
[6]选择性激光烧结木塑复合材料的制备工艺及成型机理[J]. 郭艳玲,姜凯译,于志祥,辛宗生,曾伟梁. 上海交通大学学报. 2011(09)
[7]聚酰胺热熔胶性能研究及其应用[J]. 金旭东,杨云峰,胡国胜,陈利. 中国胶粘剂. 2007(11)
[8]添加La2O3对激光烧结（WC-Co）p/Cu金属基复合材料组织和成形性能的影响[J]. 顾冬冬,沈以赴. 金属学报. 2007(09)
[9]低熔点快固化聚酯热熔胶的合成与性能研究[J]. 祝爱兰,顾庆锋,蔡真. 中国胶粘剂. 2007(08)
[10]Selective laser sintering mechanism of polymer-coated molybdenum powder[J]. 白培康,王文峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2007(03)
博士论文
[1]脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究[D]. 王晓慧.北京化工大学 2011
硕士论文
[1]磷酸钙陶瓷骨支架的激光烧结机理及工艺研究[D]. 冯佩.中南大学 2013
[2]熔模铸造薄壁铸件工艺优化的实验及数值模拟研究[D]. 衣春雷.青岛理工大学 2012
[3]木塑复合材料选择性激光烧结实验与后处理研究[D]. 姜凯译.东北林业大学 2011
[4]金属粉末直接激光烧结致密化理论及其验证[D]. 余文焘.中南大学 2007
本文编号：3016482
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.1.1 研究目的
1.1.2 研究意义
1.2 国内外选择性激光烧结技术研究现状
1.2.1 选择性激光烧结用高分子复合粉末材料研究现状
1.2.2 激光烧结用复合粉末研究方法
1.2.3 粉末材料激光烧结件性能的研究
1.3 选择性激光烧结零件设计规则
1.4 主要研究内容及项目来源
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 项目来源
2 竹粉/聚酯复合粉末激光烧结机理及特性
2.1 竹粉/聚酯复合粉末激光烧结机理
2激光器激光的特性"> 2.1.1 CO2激光器激光的特性
2.1.2 激光辐射材料热传导模型
2.1.3 竹粉/聚酯的激光烧结粘结模型与粘结机理
2.2 竹粉/聚酯复合粉末制备与实验方法
2.2.1 实验设备与材料
2.2.2 力学性能测试与表征
2.2.3 竹粉和聚酯材料的特征
2.2.4 竹粉/聚酯复合粉末制备
2.3 竹粉/聚酯复合粉末激光烧结加工工艺研究
2.3.1 激光扫描加工方式
2.3.2 粉末床预热温度和激光烧结加工工艺参数
2.4 结果与讨论
2.4.1 竹粉含量与加工方法对SLS成形件力学性能的影响
2.4.2 竹粉尺度对SLS成形件力学性能影响
2.4.3 工艺参数对SLS成形件力学性能影响
2.4.4 成形件尺寸精度
2.4.5 竹粉含量对桦木粉/聚酯复合粉末SLS力学性能的影响
2.5 粉末床温度分布对激光烧结成形件力学性能的影响
2.5.1 粉末床温度分布Ansys模拟
2.5.2 粉末床表面温度分布对SLS成形件力学性能影响实验研究
2.6 本章小结
3 竹粉/聚酯复合粉末SLS成形件后处理技术
3.1 材料的表面张力和润湿性
3.2 渗蜡后处理技术
3.2.1 渗蜡工艺流程与操作步骤
3.2.2 渗蜡处理对SLS成形件力学性能的影响
3.2.3 渗蜡处理对SLS成形件尺寸精度的影响
3.3 渗环氧树脂后处理技术
3.3.1 渗环氧树脂的影响因素
3.3.2 渗环氧树脂对SLS成形件力学性能的影响
3.4 应用实例
3.5 本章小结
4 竹粉/聚酰胺复合粉末激光烧结特性及后处理
4.1 聚酰胺的特性和竹粉/聚酰胺复合粉末制备
4.1.1 聚酰胺粉末的特性
4.1.2 竹粉/聚酰胺复合粉末的制备
4.2 激光烧结工艺的确定
4.3 结果与讨论
4.3.1 竹粉/聚酰胺激光烧结实验及平均力学性能
4.3.2 激光烧结零件微观形貌分析
4.4 竹粉/聚酰胺后处理技术
4.4.1 竹粉/聚酰胺后处理微观形貌
4.4.2 增强竹粉/聚酰胺复合粉末SLS成形件后处理浸渗效果的措施
4.4.3 竹粉/聚酰胺/聚酯复合粉末SLS成形件及后置处理
4.5 本章小结
5 竹粉/热塑性树脂/环氧树脂复合粉末激光烧结特性
5.1 环氧树脂粉末特性
5.2 竹粉/聚酯/聚酰胺/环氧树脂混粉制备及其SLS成形件力学性能
5.3 电镜扫描微观形貌分析
5.3.1 竹粉/聚酯/环氧树脂电镜扫描微观形貌分析
5.3.2 竹粉/聚酰胺/环氧树脂复合粉末微观形貌分析
5.4 竹粉/聚酰胺/聚酯/环氧树脂复合粉末SLS成形件
5.5 本章小结
6 竹粉/热塑性树脂复合粉末成形件熔模铸造实验研究
6.1 竹粉/聚酯复合粉末SLS成形件熔模铸造实验研究
6.1.1 竹粉/聚酯复合粉末热重分析
6.1.2 竹粉/聚酯复合粉末SLS成形件水分和灰分测试
6.1.3 使用竹粉/聚酯复合粉末SLS成形件熔模铸造的结果与分析
6.2 竹粉/聚酰胺复合粉末SLS成形件熔模铸造实验研究
6.2.1 竹粉/聚酰胺复合粉末热重分析
6.2.2 竹粉/聚酰胺复合粉末水分和灰分测试
6.2.3 使用竹粉/聚酰胺复合粉末SLS成形件熔模铸造的结果与分析
6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]选择性激光烧结聚苯乙烯拉伸强度研究[J]. 王传洋,陈瑶,董渠. 应用激光. 2014(05)
[2]基于SLS的新型复合蜡粉烧结工艺实验研究[J]. 姜乐涛,白培康,王建宏,刘斌. 铸造技术. 2014(08)
[3]基于SLS技术的精铸蜡粉烧结件翘曲变形研究[J]. 姜乐涛,白培康,王建宏,刘斌. 热加工工艺. 2014(09)
[4]渗蜡工艺对快速熔模精铸原型件精度的影响规律[J]. 芦刚,严青松,李康,卢百平,余欢. 铸造技术. 2013(12)
[5]木粉/PES复合粉末选择性激光烧结成形及后处理技术研究[J]. 郭艳玲,姜凯译,辛宗生,曾伟梁. 电加工与模具. 2011(06)
[6]选择性激光烧结木塑复合材料的制备工艺及成型机理[J]. 郭艳玲,姜凯译,于志祥,辛宗生,曾伟梁. 上海交通大学学报. 2011(09)
[7]聚酰胺热熔胶性能研究及其应用[J]. 金旭东,杨云峰,胡国胜,陈利. 中国胶粘剂. 2007(11)
[8]添加La2O3对激光烧结（WC-Co）p/Cu金属基复合材料组织和成形性能的影响[J]. 顾冬冬,沈以赴. 金属学报. 2007(09)
[9]低熔点快固化聚酯热熔胶的合成与性能研究[J]. 祝爱兰,顾庆锋,蔡真. 中国胶粘剂. 2007(08)
[10]Selective laser sintering mechanism of polymer-coated molybdenum powder[J]. 白培康,王文峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2007(03)
博士论文
[1]脂肪族—芳香族共聚酯合成新工艺及性能研究[D]. 王晓慧.北京化工大学 2011
硕士论文
[1]磷酸钙陶瓷骨支架的激光烧结机理及工艺研究[D]. 冯佩.中南大学 2013
[2]熔模铸造薄壁铸件工艺优化的实验及数值模拟研究[D]. 衣春雷.青岛理工大学 2012
[3]木塑复合材料选择性激光烧结实验与后处理研究[D]. 姜凯译.东北林业大学 2011
[4]金属粉末直接激光烧结致密化理论及其验证[D]. 余文焘.中南大学 2007
本文编号：3016482
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