金属高分子复合粉末激光烧结成形及后处理研究

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1、华中科技大学硕士学位论文金属/高分子复合粉末激光烧结成形及后处理研究姓名：陈继兵申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：史玉升20060401华中科技大学硕士学位论文摘要选择性激光烧结是一种比较成熟的快速成形技术，利用激光烧结实现金属零件和模具的快速制造，具有广阔的应用前景，也是目前研究的热点和难点。在国外，激光烧结覆膜金属粉末可以间接成形金属零件，而且这项技术已成功应用在模具工业上，但由于技术垄断和对材料及工艺都保密，我国难以掌握和应用。本文的目的就是研究选择性激光烧结间接成形金属/高分子复合粉末材料及其相应后处理工艺。主要

2、研究内容和结果如下：研究了环氧树脂粘结剂与金属均匀混合粉末作为SLS成形材料，这种粉末具有制备简单，成本低，成形性好的优点。根据高分子聚合物与金属材料粘接性能的好坏，选择E-20和E-12两种环氧树脂作为粘结剂，并选择单一金属粉末材料如316L和电解铁粉以及复合金属粉末材料（Fe－Cu－C、Fe－Cu－Ni和Fe－Cu－Ni－C）作为结构材料，并确定了粘结剂和结构材料的成分配比。对环氧树脂与金属均匀混合粉末的激光烧结机理做了探讨，从实验上分析了激光功率，扫描速度，扫描间距，单层层厚四个激光烧结工艺参数对形坯强度和精度的影响。用正交试

3、验方法优化了激光烧结的四个工艺参数，优化的工艺参数为：激光功率为14W、扫描速度为2000mm/s、扫描间距为0.1mm、单层层厚为0.1mm。对形坯的清粉处理、脱脂降解、高温烧结等后处理展开了研究。总结出一系列对不规则零件的清粉处理方法；分析了降解温度、保温时间、保护气氛对降解过程的影响；分析了高温烧结的机理和过程，高温烧结参数对烧结件性能的影响，总结了烧结收缩规律，给出减小和补偿烧结收缩的措施。对烧结后的毛坯采用改性环氧树脂进行浸渍，以改善零件的机械性能。分别研究了浸渍试样前后的拉伸性能，同时采用DSC、TGA和SEM分析方法分

4、别研究了浸渍温度、固化温度、固化时间以及渗入树脂后毛坯的耐热温度和微观组织，结果表明：浸渍后毛坯试样的拉伸强度也得到了极大的提高，达到近4倍，而且毛坯的致密度也得到提高，同时毛坯耐热温度可以达到200℃。通过本文的研究，可以得出结论，采用上述方法可以制造注塑模，而且能够满足对金属零件和模具要求比较的用户需求。关键词：选择性激光烧结降解高温烧结改性环氧树脂浸渍增强II华中科技大学硕士学位论文AbstractSelectivelasersintering(SLS)isakindofmaturerapidprototyping(RP).A

5、tpresentitishotissueanddifficultproblemthatSLSisappliedtomanufacturemetalpartandmouldrapidly.Therapidmanufactureofmetalpartandmouldhaswideapplicationinmechanicalindustry.Acoatedmetalpowderhasbeenusedtofabricatemetalpartandappliedtomouldindustrysuccessfullythroughindire

6、ctSLSintheforeigncountry.Butthetechnologyandmaterialarekeptsecrettoourcountry.Thepurposeofthispaperisfocusonindirectselectivelasersinteringmetalandpolymerpowdercompositepartsanditspostprocessingtechnology.Themainresearchcontentsandresultsareasfollows:Epoxyresinandmetal

7、powderareaveragelymixedasSLSmaterialwhichisveryeasytoproducewithlowcostandgoodformingproperty.TwokindsofEpoxyresin,E-20andE-12areinvestigatedasbinderaccordingtocombinationwithsinglemetalpowderasmetalof316L,electrolyticironpowderandcompositemetalpowder（Fe－Cu－C,Fe－Cu－Nia

8、ndFe－Cu－Ni－C）areselectedasstructurematerial.Theproportionofthebinderisalsodetermined.ThemechanismoflasersinteringforS