316L不锈钢粉末凝胶注模成形工艺研究
发布时间：2023-05-10 20:27
3D打印技术是一种快速成形增材制造技术具有生产周期短、可成形复杂零件、材料利用率高等优点与凝胶注模成形的湿法粉末冶金技术相互结合可以代替金属3D打印从而实现复杂金属零件的快速成形。本文以气雾化316L不锈钢为原材料,首先采用3D打印的方法制备复杂塑料模壳作为后续浆料充填及反应固化的容器。研究不同单体溶剂配比、分散剂加入量以及引发剂与催化剂配比通过分析浆料粘度、固化时间、坯体强的等指标选出最佳配置浆料比例。采用Fluent软件进行浆料充填模具过程的模拟,揭示了粘度对充型过程及充填结果的影响。对坯体进行热失重分析,根据热失重分析的结果选择400℃保温,1200-1350℃烧结并保温1-2h的烧结工艺对不锈钢坯体进行烧结实验。揭示了烧结温度与保温时间对零件金相组织、弯曲强度、拉伸强度、硬度及致密度的影响。研究结果确定了316L不锈钢通过3D打印凝胶注模成形的方法快速制备复杂零件的工艺路线,为低成本、高效率地制备复杂形状、大尺寸金属零部件奠定了基础。本实验在室温下探究了浆料各成分比例的变化对粘度的影响,结果显示浆料固相含量、单体溶剂比例以及分散剂含量均对浆料粘度影响较大。通过探究交联剂与催化剂...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 凝胶注模成形技术的提出
1.2 凝胶注模成形工艺流程
1.3 高固相含量、低粘度浆料的制备
1.3.1 利用分散剂处理
1.3.2 无机物包覆法
1.3.3 有机物包覆法
1.4 影响凝胶反应的因素
1.4.1 影响聚合物单体聚合速度的因素
1.4.2 聚合体系凝胶点
1.5 环境友好型凝胶体系的开发
1.6 新型无缺陷凝胶注模成形工艺――热可逆凝胶注模成形
1.7 课题意义及主要研究内容
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验材料
2.1.1 粉末材料
2.1.2 实验用化学试剂
2.2 实验方案
2.2.1 模具的制备
2.2.2 HEMA凝胶体系浆料的制备
2.2.3 316 L不锈钢坯体的烧结
2.3 分析测试方法
2.3.1 粘度测试
2.3.2 TG/DSC测试
2.3.3 密度测试
2.3.4 显微组织分析
2.3.5 力学性能测试
第3章 凝胶注模成形浆料及坯体性能研究
3.1 引言
3.2 316 L不锈钢浆料性能的研究
3.2.1 固相含量的浆料粘度的影响
3.2.2 分散剂加入量对浆料粘度的影响
3.2.3 单体溶剂比例对浆料粘度的影响
3.3 316 L不锈钢浆料的固化过程
3.3.1 HEMA凝胶体系的反应固化机理
3.3.2 引发剂与催化剂配比对固化过程的影响
3.4 316 L不锈钢坯体性能研究
3.4.1 固相含量对坯体弯曲性能的影响
3.4.2 交联剂与浆料配比对坯体弯曲性能的影响
3.5 本章小结
第4章 凝胶注模成形充填过程数值模拟
4.1 引言
4.2 充型过程的数学模型
4.2.1 连续性方程
4.2.2 动量守恒方程
4.2.3 体积函数方程
4.3 模拟参数与结果
4.3.1 Herschel-Bulkley模型拟合
4.3.2 Carreau模型拟合
4.3.3 不同固相含量浆料充型过程
4.4 本章小结
第5章 316L不锈钢坯体的脱胶与烧结
5.1 引言
5.2 316 L不锈钢坯体的脱脂工艺
5.2.1 HEMA-甲苯凝胶体系的TG-DSC分析
5.2.2 脱脂前后坯体的显微结构
5.3 316 L不锈钢真空烧结致密化及显微组织演变
5.3.1 脱胶后坯体的烧结
5.3.2 真空烧结316L不锈钢致密化结果与分析
5.3.3 真空烧结316L不锈钢的显微组织
5.4 316 L不锈钢烧结体的力学性能
5.4.1 真空烧结工艺对316L不锈钢强度的影响
5.4.2 真空烧结工艺对316L不锈钢硬度的影响
5.5 凝胶注模成形制备零件
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3813452
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 凝胶注模成形技术的提出
1.2 凝胶注模成形工艺流程
1.3 高固相含量、低粘度浆料的制备
1.3.1 利用分散剂处理
1.3.2 无机物包覆法
1.3.3 有机物包覆法
1.4 影响凝胶反应的因素
1.4.1 影响聚合物单体聚合速度的因素
1.4.2 聚合体系凝胶点
1.5 环境友好型凝胶体系的开发
1.6 新型无缺陷凝胶注模成形工艺――热可逆凝胶注模成形
1.7 课题意义及主要研究内容
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验材料
2.1.1 粉末材料
2.1.2 实验用化学试剂
2.2 实验方案
2.2.1 模具的制备
2.2.2 HEMA凝胶体系浆料的制备
2.2.3 316 L不锈钢坯体的烧结
2.3 分析测试方法
2.3.1 粘度测试
2.3.2 TG/DSC测试
2.3.3 密度测试
2.3.4 显微组织分析
2.3.5 力学性能测试
第3章 凝胶注模成形浆料及坯体性能研究
3.1 引言
3.2 316 L不锈钢浆料性能的研究
3.2.1 固相含量的浆料粘度的影响
3.2.2 分散剂加入量对浆料粘度的影响
3.2.3 单体溶剂比例对浆料粘度的影响
3.3 316 L不锈钢浆料的固化过程
3.3.1 HEMA凝胶体系的反应固化机理
3.3.2 引发剂与催化剂配比对固化过程的影响
3.4 316 L不锈钢坯体性能研究
3.4.1 固相含量对坯体弯曲性能的影响
3.4.2 交联剂与浆料配比对坯体弯曲性能的影响
3.5 本章小结
第4章 凝胶注模成形充填过程数值模拟
4.1 引言
4.2 充型过程的数学模型
4.2.1 连续性方程
4.2.2 动量守恒方程
4.2.3 体积函数方程
4.3 模拟参数与结果
4.3.1 Herschel-Bulkley模型拟合
4.3.2 Carreau模型拟合
4.3.3 不同固相含量浆料充型过程
4.4 本章小结
第5章 316L不锈钢坯体的脱胶与烧结
5.1 引言
5.2 316 L不锈钢坯体的脱脂工艺
5.2.1 HEMA-甲苯凝胶体系的TG-DSC分析
5.2.2 脱脂前后坯体的显微结构
5.3 316 L不锈钢真空烧结致密化及显微组织演变
5.3.1 脱胶后坯体的烧结
5.3.2 真空烧结316L不锈钢致密化结果与分析
5.3.3 真空烧结316L不锈钢的显微组织
5.4 316 L不锈钢烧结体的力学性能
5.4.1 真空烧结工艺对316L不锈钢强度的影响
5.4.2 真空烧结工艺对316L不锈钢硬度的影响
5.5 凝胶注模成形制备零件
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3813452
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