碳纖維增強覆膜砂選擇性激光燒結成型性能研究.pdf

1、選擇性激光燒結技術（Selective Laser Sintering，SLS）是快速成型技術（Rapid prototyping technology，RP）中的一個重要分支，因其成型材料的多樣性、無需專用工具且不受零件形狀復雜程度的限制等優(yōu)勢，在航空航天、汽車、醫(yī)療等眾多領域得到了廣泛的應用。將選擇性激光燒結技術與精密鑄造技術相結合，可以減少木模、模樣等的設計與制造，實現(xiàn)砂型/芯的一體化，制造出技術要求更高的復雜鑄件。目前 SLS快

2、速成型燒結件存在初強度低，潰散性較差等問題，限制了其在精密復雜鑄件上的應用。本文以碳纖維為增強材料，覆膜砂為基體材料，對碳纖維增強覆膜砂選擇性激光燒結成型性能進行研究，主要的研究內容和結論如下：
　　采用氣相氧化、濃硝酸氧化及濃硝酸與硅烷偶聯(lián)劑共同處理三種不同的表面改性方法對碳纖維表面進行改性處理，研究了不同改性處理的碳纖維對覆膜砂SLS燒結件初強度及后固化強度的影響，通過微觀形貌發(fā)現(xiàn)，濃硝酸與偶聯(lián)劑共同改性處理后的碳纖維溝槽刻蝕

3、和粗糙程度較其他改性方法更為顯著，有利于提高碳纖維與覆膜砂基體之間的結合，并且在覆膜砂中能夠實現(xiàn)均勻分布，通過力學性能測試，抗拉初強度和抗彎初強度分別為：0.372MPa和0.56MPa，后固化抗拉強度和抗彎強度分別為6.385MPa和8.011MPa。
　　通過添加不同比例的碳纖維，研究了碳纖維含量對燒結件初強度、后固化強度、潰散性、發(fā)氣量及透氣性的影響規(guī)律。結果表明，在覆膜砂中添加3wt％的碳纖維有利于提高燒結件的初強度，燒結

4、件的抗拉初強度和抗彎初強度比未添加碳纖維的覆膜砂分別提高了23.18%和31.46%。在一定范圍內，隨著碳纖維含量的增加，后固化強度先增加后迅速降低，并在碳纖維含量為3wt%時達到最高，其后固化抗拉強度和后固化抗彎強度比未添加碳纖維的覆膜砂分別提高了24.71%和23.13%；焙燒溫度在280℃時，覆膜砂的殘余強度隨碳纖維含量的增加先增大后降低，當焙燒溫度達到380℃以上時，覆膜砂的殘余強度隨著碳纖維含量的增加而降低；碳纖維的加入對覆膜