無(wú)粘結(jié)劑條件下Al2O3粉體選擇性激光燒結(jié)工藝研究.pdf

1、隨著日趨激烈的經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代的到來(lái),作為一種先進(jìn)的快速制造技術(shù),選擇性激光燒結(jié)技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景,越來(lái)越受到密切的關(guān)注,并已在眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用。與國(guó)外的研究狀況相比,國(guó)內(nèi)在該技術(shù)方面還處于基礎(chǔ)的發(fā)展階段,存在著很大的差距。特別是針對(duì)陶瓷硬脆性材料的加工,還存在許多困難。在激光燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的諸如飛濺、氣化、球化、過(guò)燒、翹曲變形以及體積收縮等不良現(xiàn)象,也是需要繼續(xù)解決的問(wèn)題。針對(duì)這些情況,本課題選用Al2O3-C復(fù)合粉體為

2、研究對(duì)象進(jìn)行選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的探索性研究,并從自動(dòng)鋪粉實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)、激光燒結(jié)工藝參數(shù)對(duì)燒結(jié)樣品性能的影響規(guī)律,Al2O3-C復(fù)合粉體的熔化-凝固機(jī)制、燒結(jié)樣品的微觀形貌以及后處理對(duì)微觀形貌的影響,激光燒結(jié)的機(jī)理等方面入手,系統(tǒng)地研究了選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的若干關(guān)鍵問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容和研究成果結(jié)論如下:
　　 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的激光打標(biāo)機(jī)設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí),自己動(dòng)手設(shè)計(jì)并建造一臺(tái)鋪粉實(shí)驗(yàn)裝置,分別用Visual Basic和Keil

3、51進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)的程序編寫,建立了一整套選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)。在分析了現(xiàn)有的Nd:YAG激光器的性能參數(shù),確定能夠滿足本課題研究需要的基礎(chǔ)上,對(duì)所編寫的上位機(jī)和下位機(jī)軟硬件不斷進(jìn)行調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)互動(dòng),并經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,自制裝置的鋪粉厚度能夠達(dá)到0.1 mm,滿足實(shí)驗(yàn)精度的需要,能夠順利開(kāi)展本課題的研究。
　　 在選擇性激光燒結(jié)工藝方面,本實(shí)驗(yàn)采用正交設(shè)計(jì)來(lái)安排實(shí)驗(yàn),并優(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù),重點(diǎn)研究了各工藝參數(shù)對(duì)燒結(jié)樣品性能的

4、影響規(guī)律。最優(yōu)的工藝參數(shù)組合為:激光功率為17.5 A,掃描速度為350 mm/s,掃描間隔為60μm。實(shí)驗(yàn)研究表明:在各工藝參數(shù)中,激光功率對(duì)燒結(jié)樣品性能的影響最為明顯,掃描速度和掃描間隔次之。激光燒溫度和燒結(jié)時(shí)間是各工藝參數(shù)對(duì)燒結(jié)樣品性能的影響的兩個(gè)主要方面,綜合考慮這兩個(gè)因素,可以提高樣品燒結(jié)性能。
　　 通過(guò)對(duì)樣品微觀形貌進(jìn)行分析,揭示了在選區(qū)燒結(jié)過(guò)程中激光束以及C助燒劑對(duì)粉末粒子的燒結(jié)作用機(jī)理,發(fā)現(xiàn)粉末粒子在燒結(jié)過(guò)程中