選區(qū)激光燒結PS-Al-,2-O-,3-納米復合材料若干關鍵技術研究.pdf

1、在產(chǎn)品快速多變，競爭空前激烈的經(jīng)濟全球化時代，選區(qū)激光燒結的材料多樣性本質越來越顯示出獨特的技術優(yōu)勢和廣泛的應用前景，是受到最為密切關注的快速成型技術之一。本課題針對選區(qū)激光燒結直接制備聚苯乙烯/Al2O3納米復合材料零件進行了探索性研究。重點研究了納米粒子的表面改性與分散技術，納米粒子在激光作用下的行為特征，PS/納米Al2O3成型粉末的熔凝過程和致密化機制，工藝參數(shù)及激光能量密度對成型粉末成形質量的影響規(guī)律，燒結試件的微觀形貌和主要

2、機械力學性能等。 研究中發(fā)現(xiàn)，納米粒子的表面改性不僅影響分散狀況，而且影響燒結過程和燒結質量；團聚態(tài)納米粒子以及聚合物基體與無機納米粒子的表面極性差異導致燒結體局部疏松和空洞結構。采用乳液聚合改性方法制備的以納米Al2O3為核、PS為殼的核-殼式結構復合粒子，成功解決了納米粒子的分散和極性差異問題。 通過研究激光以及聚合物熔融過程對納米粒子的作用機理，揭示了納米粒子存在“微飛濺”、“擴散遷移”和“流動滲透”三種行為特征，

3、提出了選區(qū)激光燒結具有打破納米粒子團聚、驅散納米粒子聚集和促進納米粒子流動的作用機制，并運用相同成型粉末的選區(qū)激光燒結和傳統(tǒng)熱模壓實驗對比進行了驗證。 在大量工藝實驗的基礎上，分析了工藝參數(shù)對燒結質量的影響趨勢，構建了成型粉末的優(yōu)化工藝參數(shù)域；研究了激光功率與掃描速度的不同匹配對燒結熔凝過程的影響規(guī)律，提出了激光能量和作用時間共同決定燒結過程的燒結機制；討論了激光能量密度用于揭示工藝參數(shù)綜合影響規(guī)律的局限性，得出了等激光能量密度

4、條件下的燒結非等效結論。 機械性能測試結果表明：納米復合材料試件與純PS試件相比，拉伸強度的最大提高幅度達到200﹪，最大值為31.2MPa；缺口沖擊韌性的最大提高幅度為60﹪，最大缺口抗沖擊強度達到了12.1KJ/m2；耐磨性提高了約65﹪，最小磨損量為0.006g/mm3；而洛氏硬度提高的幅度僅5﹪左右，最大值為HRL 96。SEM照片顯示的層狀滑移和纖維狀形變說明納米粒子起到了增強、增韌作用，但相對低的納米粒子含量對硬度