基于选区激光烧结的聚苯乙烯/碳纤维材料增强工艺研究

发布时间：2022-02-22 16:26

　　以聚苯乙烯（PS）为原材料的选区激光烧结（SLS）制件具有成型精度高、成型周期短等优点,被广泛应用于快速熔模铸造领域,但因其烧结强度低,不适用于大型复杂零件或对强度有更高要求的原型件、功能件的成型。本文旨在提高PS制件的强度,对聚苯乙烯/碳纤维（PS/CF）复合材料的制备和SLS成型机理、工艺参数的范围与工艺参数优化、气相沉积碳纤维增强聚苯乙烯等问题进行了系统的理论分析与实验研究,最终有效提高了 PS制件的烧结强度,这对于拓宽PS制件的应用范围有实际意义。首先针对SLS成型工艺特点,选择满足SLS工艺要求的一种CF粉末作为增强剂,运用机械混合法制备含CF质量分数10%的PS/CF复合材料,通过热重实验测定了复合材料的分解温度,从材料与激光的热作用过程分析了复合粉末SLS成型机理,并结合SLS工艺对铺粉性能的要求分析了复合粉末的铺粉性能,为后续烧结实验奠定基础。然后通过一系列烧结实验,确定了适合PS/CF复合材料的工艺参数范围,总结并分析了扫描速度和层厚两个主要工艺参数对PS/CF制件强度与精度的影响规律及成因,计算了复合材料的烧结件密度。选取主要工艺参数（扫描速度、预热温度、层厚）进行... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 PS改性国外研究现状
        1.2.2 PS改性国内研究现状
        1.2.3 发展趋势
    1.3 论文研究内容及章节安排
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 章节安排
2 聚苯乙烯/碳纤维材料制备与成型机理研究
    2.1 聚苯乙烯/碳纤维材料制备
        2.1.1 聚苯乙烯粉末的选择
        2.1.2 碳纤维材料的选择
        2.1.3 聚苯乙烯/碳纤维复合材料的制备
    2.2 聚苯乙烯/碳纤维复合材料成型机理研究
        2.2.1 PS/CF复合材料的热重分析
        2.2.2 PS/CF复合材料SLS成型机理
        2.2.3 PS/CF复合材料的铺粉性能
    2.3 本章小结
3 聚苯乙烯/碳纤维材料SLS工艺参数研究与优化
    3.1 影响SLS制件质量的工艺参数
        3.1.1 激光参数
        3.1.2 预热温度
        3.1.3 铺粉厚度
    3.2 扫描速度对烧结件质量的影响
        3.2.1 扫描速度范围初判
        3.2.2 弯曲试样制备
        3.2.3 制件性能测试与分析
    3.3 层厚对烧结件质量的影响
        3.3.1 层厚范围初判
        3.3.2 试样制备与结果分析
    3.4 工艺参数优化
        3.4.1 正交实验设计
        3.4.2 试样制备与性能测试
        3.4.3 结果与极差分析
    3.5 烧结件微观组织
    3.6 本章小结
4 方案改进与复合材料的配比实验
    4.1 气相沉积碳纤维对聚苯乙烯的增强效果
        4.1.1 碳纤维表面处理
        4.1.2 气相沉积PS/CF制件强度
        4.1.3 气相沉积PS/CF制件微观组织
    4.2 气相沉积碳纤维含量对增强效果的影响
        4.2.1 气相沉积碳纤维含量对强度的影响
        4.2.2 气相沉积碳纤维含量对制件精度的影响
        4.2.3 烧结件微观形貌SEM分析
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]PS/CF复合粉末激光选区烧结工艺研究[J]. 杨来侠,赵贞慧.  工程塑料应用. 2016(05)
[2]选择性激光烧结技术研究与应用进展[J]. 贾礼宾,王修春,王小军,许斌,魏军.  信息技术与信息化. 2015(11)
[3]3D打印塑料材料技术现状和发展趋势[J]. 陈庆,曾军堂,陈韦坤.  新材料产业. 2015(06)
[4]3D打印用高分子材料的研究与应用进展[J]. 张云波,乔雯钰,张鑫鑫,马芳,翟莲娜,顾哲明.  上海塑料. 2015(01)
[5]碳纤维表面处理对树脂基复合材料力学性能影响研究进展[J]. 孙占英.  工程塑料应用. 2015(05)
[6]相容剂对长玻纤增强聚苯乙烯复合材料性能的影响[J]. 张道海,何敏,郭建兵,张凯舟.  高分子学报. 2014(03)
[7]碳纤维表面处理的研究进展[J]. 李艳,徐卫平,张兴龙.  化纤与纺织技术. 2013(03)
[8]热重分析法在油脂氧化稳定性研究中的应用[J]. 顾敏芬,王昉,金宜英.  中国油脂. 2012(09)
[9]碳纤维表面处理方法的研究进展[J]. 季春晓,刘礼华,曹文娟.  石油化工技术与经济. 2011(02)
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博士论文
[1]碳纤维/尼龙6复合材料的改性与摩擦磨损特性研究[D]. 周少锋.武汉理工大学 2012

硕士论文
[1]基于选区激光烧结的聚苯乙烯成型工艺及改性研究[D]. 刘旭.西安科技大学 2016
[2]糖基快速成型材料及成型机理研究[D]. 洪浩鑫.西安科技大学 2014
[3]常用混炼方法的混炼过程及实验研究[D]. 刘伟涛.青岛科技大学 2014
[4]选择性激光烧结用复合蜡粉的制备与成型工艺研究[D]. 石琴.中北大学 2014
[5]碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制备与研究[D]. 许玉强.大连理工大学 2013
[6]碳纤维增强高密度聚乙烯复合材料的制备及性能研究[D]. 明浩.重庆理工大学 2013
[7]LOM（分层实体制造）快速成型设备研究与设计[D]. 于冬梅.河北科技大学 2011
[8]光固化快速成型叠层方向精度研究[D]. 黄晔矿.西安科技大学 2010



本文编号：3639820