一、覆膜金属粉末激光烧结成型机理实验研究(论文文献综述)
张慧[1](2021)在《纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理及实验研究》文中认为激光烧结技术(laser sintering,LS)是增材制造(additive manufacturing,AM)研究领域里的一项主流技术分支,对当今社会的生产模式产生了重要的影响。在LS技术不断多元化、普及化的发展中,解决传统加工耗材难成型、可用耗材种类少、性价比低等问题仍是LS技术的研究热点。聚乳酸(polylactic acid,PLA)AM技术近年兴起,丝线PLA熔融沉积成型(FDM)这项AM技术分支趋于成熟化,已进入市场。然而,粉状PLA基复合材料LS技术还面临着诸多难题:多数PLA难于或无法LS成型;一些实验室合成的聚乳酸工艺复杂、稳性定差、成本高且产量少;国内外缺少对新PLA基复合材料LS技术的完整研究,导致难以推广应用。针对上述发展现状与问题,本文提出一种低成本的、可完全降解的纤维素/聚乳酸共混物的新型生物质LS耗材,采用理论分析、宏微观多尺度的数值计算与模拟分析以及实验测试方法对纤维素/聚乳酸激光烧结技术进行系统性研究。以纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理为核心理论,从材料设计与制备、LS工艺、制件退火处理等多个环节突破PLA基复合材料激光烧结的一些技术难题。主要工作归纳如下:(1)进行纤维素/聚乳酸的材料设计与制备。从材料物化特性的表征与分析着手研究,结合多层LS试验测试多种PLA的加工性,筛选出具备一定可行性的PLA材料。以纤维素为填料制备多配比的纤维素/聚乳酸共混物,减少PLA基体材料LS过程的收缩形变,达到提高PLA基材综合成型性能的目的。(2)研究组分配比对纤维素/聚乳酸LS工艺及制件成型性能的影响。借助分子动力学模拟方法分析纤维素添加量对纤维素/聚乳酸相容性和LS过程分子间相互作用的影响,从分子层面探明宏观组分配比对材料LS成型性能的影响。通过LS实验和性能测试验证了组分配比对纤维素/聚乳酸材料物化特性、LS制件成型性能的影响规律,最终获得材料综合性能良好的组分配比。(3)探究纤维素/聚乳酸LS过程激光能量传递过程、作用机制及影响规律。宏观层面借用MATLAB数值模拟和ANSYS有限元方法分析激光能量密度和LS温度场分布的影响因素和规律,并建立相关数学模型。微观层面采用分子动力学模拟方法研究热作用对纤维素/聚乳酸体系分子运动行为、分子结构、界面结合作用的影响规律,在微观尺度上揭示纤维素/聚乳酸LS过程的热影响机制和宏观的液相烧结成型机理。(4)以提高纤维素/聚乳酸激光烧结制件成型性能为目的,探究工艺参数、打印方向、退火处理工艺对制件密度、力学性能、尺寸精度、微观形貌、结晶性能等的影响。通过全因子试验设计方法分析工艺参数对LS制件力学性能的显着性影响,并建立数学模型,获得力学性能最佳的工艺参数。
王凡铭[2](2021)在《铝粉/木塑复合材料SLS结制件力学性能及微波后处理研究》文中提出选择性激光烧结(Selected Laser Sintering,SLS)采用分层叠加的原理,借助于计算机辅助设计,利用粉体的烧结来制造三维实体零件。而开发高性能、高附加值的材料以制备具有良好的尺寸精度及力学性能的SLS制件是该技术发展的关键之一。木塑复合材料是一种新型的SLS材料,因其低成本、高尺寸精度及可降解性等优点,具有广阔的应用前景。但由于烧结过程中木粉与高分子界面结合性差及其非致密堆积的特性而存在的孔隙率高、强度低问题限制其广泛的应用。针对以上问题,本文将微量(0.1%-2%)的微米级铝粉作为增强体加入木塑复合材料中,并针对铝粉/木塑复合粉末进行SLS工艺参数优化;在此基础上,本文将微波后处理工艺应用到铝粉/木塑SLS制件中,以期进一步提高铝粉/木塑SLS制件的力学性能。本文选用聚醚砜树脂(PES)作为高分子基体,利用松木粉和6061铝合金粉末作为填充材料,通过机械混合的方式制备了不同铝粉含量(0.1%-2%)的铝粉/木塑复合粉体,并通过选择性激光烧结制备了铝粉/木塑SLS制件;分析铝粉/木塑复合材料的烧结机理,并制备不同含量的铝粉/木塑SLS制件,对其进行力学测试;通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合粉体SLS制件的微观组织形貌。实验结果表明:制件的力学性能随铝粉含量的升高呈现先增大后减小的趋势,而制件的致密度及烧结颈大小的变化规律与其力学性能变化规律相同;当铝粉含量为0.1 wt.%时,力学性能最佳,其抗拉强度及抗弯强度分别增加了 33.9%及130.36%。这可能是由铝粉良好的导热性能及铝粉对激光的反射耦合作用所致。分别对木塑SLS制件及铝粉含量为0.1wt.%的铝粉/木塑SLS制件进行微波处理,并通过微观组织观察分析微波处理对铝粉/木塑复合材料力学性能的强化机理。研究结果表明:微波辐照对纯木塑SLS制件几乎无效,而对铝粉/木塑SLS制件力学性能有明显的提升作用。当微波功率为中火(385W)时,经5s的微波处理后试件的抗拉强度及抗弯强度分别增加了 19.72%及8.6%。通过对断口形貌分析可知:经过微波处理后,制件的断口变得更加致密,PES与木粉及铝粉的相容性也有所改善。这可能是由于微米级金属导体(铝粉)在微波辐照下产生的热效应将近界面区PES基体二次熔化,形成了更好的木粉-铝粉-PES界面结合。为进一步完善铝粉/木塑SLS制件微波处理的工艺参数,通过力学性能测试和微观组织观察,探究不同铝粉含量、微波处理时间、微波功率对铝粉/木塑复合材料制件的影响。实验结果表明,随着三个参数的增加,制件的力学性能均呈现先增大后减小的趋势;进一步将微波后处理的最优工艺参数确定为:当铝粉含量为0.1 wt.%时,中高火(539W)、15s,此时力学性能达到最佳,其抗拉强度为9.9MPa,其增幅达到39.4%;而其抗弯强度为16.8MPa,其增幅为31.25%。利用差示扫描量热仪(DSC)作为选择预热温度的依据,并通过实验确定复合粉体激光烧结最佳的工艺参数。实验证明:适当提高激光功率及预热温度可以增加制件的力学性能。当预热温度为83℃,激光功率为15W时,制件的抗拉强度及抗弯强度分别达到10.6MPa 和 18.3MPa。本文的研究为生物质材料的SLS应用提供可行的方案,并为高分子及其复合材料的激光烧结提供可行的思路,将适量的铝粉加入木塑复合材料,并利用微波-导体放电概念,将微波辐射应用于铝粉/木塑SLS制件后处理中。结果证明,该方法对于SLS制件力学性能有着明显的提升作用。该方法具有低廉的成本及简单的工艺,为SLS可用材料的研发及其后处理技术提供理论依据和基础数据,对促进SLS木塑复合材料的产业化应用具有重要的理论意义和工程价值,也为创新木材高效利用方式探索一条新的途径。
庄煜[3](2021)在《基于激光烧结工艺的柔性足底压力敏感元件研制及性能研究》文中研究说明足底压力分布能够反映患者足部受伤、病变、身体情况,而被用于健康监测和医疗诊断的依据。但是由于受到检测设备昂贵和测试便捷性的限制,难以全面准确地采集足底压力分布信息。目前的柔性压力传感器的无法贴合人体足部复杂曲面,且制备工艺复杂,柔韧性与优良的压力检测性能也存在兼容问题。而激光烧结(LS)技术可加工各种异形结构,可用材料种类丰富,并且激光烧结制件内部多孔结构丰富,不仅能够增加孔壁上导电填料的接触几率,提高柔性压力传感器的灵敏度,快速恢复传感器的弹性变形,提高快速响应能力。因此,激光烧结技术是制备柔性足底压力敏感鞋垫的有效方法。以碳纳米管(MCNTs)粉末为导电填料,热塑性聚氨酯(TPU)粉末为基体材料,通过多层烧结试验,制备出多层烧结试样。将其按压并测试电信号变化情况,验证作为柔性压力敏感元件的可行性。通过分析激光能量分布,研究激光与粉末的相互作用,探讨粉末颗粒激光烧结熔融机理。根据激光烧结制件内部的三维形貌,建立适合LS柔性压力敏感元件的传感模型,研究微结构尺寸分布对敏感元件力敏效应的影响,揭示LS敏感元件的传感机理。对碳纳米管导电网络特性和敏感元件的力敏效应机理进行分析,发现LS敏感元件变形引起的等效隧道结电阻系数的变化和碳纳米管浓度的变化是使LS敏感元件发生力敏效应的来源。采用强酸氧化-球磨法制备TPU/MCNTs复合粉末,利用FT-IR、TEM和SEM测试方法,对氧化前后的MCNTs粉末和TPU/MCNTs复合粉末进行分析,研究氧化前后MCNTs粉末颗粒微观形貌、表面官能团以及TPU/MCNTs复合粉末颗粒形貌和MCNTs与TPU材料之间的结合效果。利用DSC和TG测试分析TPU/MCNTs复合材料的热性能,研究MCNTs粉末含量对TPU结晶温度的影响规律,确定其预热温度及加工温度,并将其制造的压力敏感元件进行导电测试,确定TPU/MCNTs复合材料的渗流阈值,缩小配比范围。制备不同配比的TPU/MCNTs复合粉末材料,并对其进行激光烧结试验,研究不同配比和不同工艺参数对TPU/MCNTs柔性压力敏感元件传感性能、密度和尺寸精度的影响规律,采用三因素四水平的正交试验设计方法,以成型件的密度、Z向尺寸精度和灵敏度为指标,通过优化TPU/MCNTs复合粉末的激光烧结工艺,获取激光烧结成型TPU/MCNTs柔性压力敏感元件最佳工艺参数。通过逆向建模技术,构建人体足部模型,设计并制造出与受试者足部贴合的一体化LS柔性压力敏感鞋垫,测试静态站立时的足底压力。根据足底压力分布情况,利用有限元方法对鞋底进行结构设计和优化分析,并利用LS柔性敏感鞋垫对优化前后的鞋底进行足底压力测试和对比分析,实现利用激光烧结技术制造一体化柔性压力敏感鞋垫的目的,从而提升足底压力分布测试技术,保障健康监测和医学诊断的准确性。
桂玉莲[4](2020)在《选择性激光烧结PS成型收缩率预测研究》文中研究说明选择性激光烧结(SLS)作为一种具有高成型效率、高精度、高成型质量的增材制造方法,具有可制造复杂零件、无需支撑、工艺简单、选材广泛等优点,已成为增材制造行业的研究重点之一。本论文针对SLS成型过程中成型件收缩变形而引起成型件精度急剧下降的问题,以减小选择性激光烧结制备的聚苯乙烯(PS)成型件收缩变形为目的,通过有限元数值模拟与实验相结合的研究方法,建立尺寸收缩率预测模型,并进行工艺参数优化,提出降低尺寸收缩率的有效途径与方法。首先,围绕SLS工艺的成型过程,系统地分析SLS成型件误差的来源,对主要误差来源“成型收缩”的组成及原因进行具体探讨与分析,在此基础上定性分析影响烧结收缩的工艺参数。其次,以成型件尺寸收缩率作为预测对象,将PS粉末材料的热物性参数作为工艺参数与尺寸收缩率之间的中间参数,使用ANSYS仿真软件对不同工艺参数下的温度场分布实施仿真分析,根据温度对PS粉末材料热物性参数的影响,从理论上对尺寸收缩率做出预测,并通过SLS烧结实验对其准确性做出验证。最后,以降低成型件尺寸收缩率为目的,采用单因素分析方法就激光功率,分层厚度和扫描速度对尺寸收缩率的影响规律进行具体分析。基于预测结果和单因素分析结果进行正交实验,采用信噪比与灰色关联度对工艺参数进行优化。在优化后的工艺参数上,寻求尺寸误差补偿的途径,并以实验的手段验证尺寸误差补偿方法的有效性。本论文为有效降低SLS成型件的尺寸误差提供了新思路与新方法,简化了工艺参数优化过程,提高了 SLS成型件质量,加快了 SLS技术的应用。
万佳勇[5](2020)在《激光选区烧结复合材料成型工艺及性能研究》文中研究表明复合材料因具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀以及热化学性能稳定等优点,被广泛用于核电辐射防护、航空航天、生物医疗等领域。针对核电辐射防护领域与结构陶瓷领域复合材料传统加工方法制造周期长、生产成本高,难以制造复杂结构零件等问题,本文以钨/尼龙12辐射防护复合材料和氧化铝/环氧树脂陶瓷复合材料为主线,采用激光选区烧结技术对其进行成型,并通过正交实验和极差分析方法研究SLS成型工艺参数对复合材料力学性能的影响规律,最后对辐射防护复合材料进行γ射线屏蔽性能测试以及对氧化铝陶瓷复合材料形坯进行后处理工艺研究。主要内容和成果如下:(1)钨粉/尼龙12辐射防护复合粉末材料制备以及SLS成型工艺研究。基于核电辐射防护材料性能需求,采用粉末包覆工艺制备W/PA2200辐射防护复合材料,并对比分析了不同质量配比的W/PA2200辐射防护复合粉末SLS成型效果。同时,通过单因素实验分析确定复合材料的预热温度为168℃,并采用正交实验方法研究SLS成型工艺参数对钨粉/尼龙12辐射防护复合材料拉伸强度的影响,研究表明,铺粉层厚对烧结件的拉伸强度影响最大,最佳工艺参数为:激光功率为20.4W,扫描速度为3250mm/s,铺粉层厚为0.12mm,扫描间距为0.14mm。(2)氧化铝/环氧树脂E12陶瓷复合材料制备以及SLS成型工艺研究。以粉末粒径为20μm的Al2O3陶瓷粉末为基体,环氧树脂E12为粘结剂,采用机械混合工艺制备出氧化铝/环氧树脂E12陶瓷复合材料,其中,环氧树脂粘结剂含量为8%。对氧化铝/环氧树脂E12陶瓷复合材料的SLS成型机理进行了探讨,通过正交实验分析工艺参数对SLS成型形坯强度的影响规律,实验结果发现最佳工艺参数为:激光功率为17.4W,扫描速度为1800mm/s,扫描间距为0.12mm,铺粉层厚为0.16mm。(3)辐射防护复合材料屏蔽性能分析以及氧化铝陶瓷复合材料形坯后处理工艺研究。对辐射防护复合材料SLS成型件进行γ射线屏蔽性能测试,获取γ射线辐射屏蔽率,并对比分析不同辐射防护复合材料SLS成型件γ射线屏蔽性能的影响。对氧化铝陶瓷复合材料SLS形坯浸渗、脱脂以及高温烧结工艺后处理进行分析和研究,研究表明,经后处理的形坯弯曲强度大幅提高,可满足一定强度的复杂结构陶瓷功能件要求。
刘泰涞[6](2019)在《宝珠覆膜砂选择性激光烧结的数值模拟与实验研究》文中研究指明利用选择性激光烧结技术实现砂型快速成型可以解决传统砂型铸造存在的周期长、模具成本高等问题,为应用在工业中的单件小批量复杂薄壁零件的制造提供了切实有效的解决途径。由于选择性激光烧结技术的成型方式和工艺的特殊性,对于砂型制备过程覆膜工艺所制备材料的性能有着新的要求。我国对选择性激光烧结覆膜砂材料的制备工艺和烧结成型工艺的研究较晚,仍存在着烧结样件强度不足和精度较差的问题。本文选取角型系数较低的宝珠砂作为原材料,以热塑性酚醛树脂做为粘结剂,采用热法进行覆膜,对进行影响热法覆膜的工艺因素展开分析,确定热法覆膜的加入树脂时的温度和加入固化剂的温度,确定加入树脂和加入固化剂的混碾时间。并通过差示扫描量热仪曲线分析、热重曲线分析和不同粘结剂配比的常温抗拉强度的测量等方式来比较材料的性能,利用单层烧结的方式确定粘结剂配比范围。分析烧结过程中的传热作用和流动特性,建立砂粒间的粘结模型,对SLS覆膜砂的烧结机理进行探索,并基于烧结机理和数值模拟理论,建立烧结过程热源模型和流体几何模型,通过计算获得传热和流动过程所需物性参数。采用有限元方法,以软件comsol为平台,建立覆膜砂材料有限元热源模型和几何模型,考量材料实际的物性参数和仿真过程的边界条件,对覆膜砂烧结过程进行多场耦合仿真分析,获得温度场数据和多粒子模型烧结颈的变化规律,讨论加工参数和粘结剂配比对仿真结果的影响,为覆膜砂材料的制备和烧结工艺参数优化提供理论支撑。采用正交试验法,选取较优的粘结剂配比进行烧结工艺参数的优化。以拉伸强度和精度为考量指标,对烧结件影响较大的四因素(预热温度、激光功率、扫描速度和铺粉层厚)对考量指标的影响趋势进行分析,获得SLS最佳工艺参数,并利用该参数进行零件砂模的打印,铸造所得零件精度和质量良好。
王永吉[7](2019)在《玻璃微珠/聚醚砜树脂复合粉末的激光烧结工艺和性能研究》文中认为选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)作为一种比较成熟的增材制造技术,具有加工速度快、应用广泛、可制成复杂形状零件等显着的优势。随着选择性激光烧结技术的发展,应用于该技术的材料也备受人们的关注,然而材料的研究受到了成本、种类以及性能等方面的限制。所以本文从降低成本,无毒环保的角度出发,选用玻璃微珠(Glass Beads,GB)/聚醚砜树脂(Polyethersulfone resin,PES)复合粉末作为选择性激光烧结实验的一种新型复合材料。本文制备GB/PES复合粉末并进行SLS试验,对烧结成型件显微组织、力学性能、尺寸精度、密度以及工艺参数的优化进行研究。本文为了确定GB/PES复合粉末能否进行激光烧结实验,对该复合粉末进行可成型性试验,从而确定GB/PES复合粉末激光烧结粉床预热温度以及激光功率等工艺参数范围。制备不同组分配比的GB/PES复合粉末,并烧结出不同组分配比和不同工艺参数(粉床预热温度和激光功率)的拉伸、弯曲以及冲击试件。研究随着玻璃微珠质量分数的增加,烧结成型件显微组织的演变以及力学性能的变化趋势;随着粉床预热温度的上升,烧结成型件显微组织的演变以及力学性能的变化趋势;随着激光功率的增大,烧结成型件显微组织的演变以及力学性能的变化趋势。同时本文研究随着玻璃微珠质量分数的增加,烧结成型件尺寸精度以及密度的变化规律;随着粉床预热温度的上升,烧结成型件尺寸精度以及密度的变化规律;随着激光功率的增大,烧结成型件尺寸精度以及密度的变化规律。并对GB/PES复合粉末烧结成型件的缺陷问题进行分析,包括由激光功率引起的三种缺陷(烧结断层,颜色加深以及成型件难清粉现象),由粉床预热温度引起的两种缺陷(翘曲和板结)。通过正交试验法研究GB/PES复合粉末烧结成型件工艺参数的优化。采用四因素三水平作为正交试验的设计方案,以烧结成型件拉伸强度、弯曲强度、弯曲试件密度、尺寸精度为评价指标,获得GB/PES复合粉末SLS最佳工艺参数组合,并用得出的最佳工艺参数组合进行GB/PES复合粉末SLS成型件的加工,制成工艺品及机械零件等。
于跃强[8](2019)在《核桃壳复合粉末选区激光烧结多场耦合仿真与实验研究》文中研究表明选区激光烧结作为3D打印技术的一个重要分支,与其他3D打印技术相比,具有制造过程中无需支撑、材料可循环利用、成型精度高等优点,极大地提高产品设计和制造的自由度,实现产品个性化定制和生产。但是目前国内外对选区激光烧结金属、陶瓷及高分子等材料的研究较多,而对于生物质复合材料的研究较少。生物质复合材料是区别于金属、陶瓷及高分子等材料的一种绿色环保、价格低廉、可持续性好的选区激光烧结材料,其具有成本低、功耗小、加工条件低、烧结性能稳定以及制件变形小等优点。本文研究用于选区激光烧结的生物质复合材料,通过对生物质原料颗粒形貌和性能分析,选取核桃壳粉末作为选区激光烧结的原材料,并制备出核桃壳/Co-PES粉末耗材。采用单层激光烧结方法进行可行性验证,并获取单层烧结时核桃壳粉末与Co-PES粉末质量的最佳配比。在深入研究核桃壳复合粉末选区激光烧结机理基础上,建立选区激光烧结粉末材料传热模型,结合前人经验建立复合材料热物性参数计算模型,并利用ABAQUS有限元软件中的等价比热容法来解决激光烧结过程中材料相变潜热问题。基于核桃壳/Co-PES粉末选区激光烧结数值模拟基本理论,采用有限元方法,以ABAQUS软件为平台,建立核桃壳/Co-PES粉末有限元模型,综合考虑热传递、对流及辐射等边界条件,对核桃壳/Co-PES粉末的选区激光烧结过程进行多场耦合仿真分析,获取核桃壳/Co-PES粉末选区激光烧结过程的温度场、应力应变场分布及变化规律,探讨预热温度、激光功率和扫描速度等工艺参数对粉床表面温度场分布及变化、烧结池结构和尺寸以及成型件位移的影响。通过选区激光烧结技术和热成像技术相结合的方法,对多场耦合仿真分析结果进行验证,确定有限元模型、载荷以及边界条件的合理性。以核桃壳粉末颗粒为填料,Co-PES粉末颗粒为基体,制备不同组分配比和不同颗粒尺度的核桃壳/Co-PES粉末材料,并对其进行选区激光烧结试验,探讨不同组分配比和不同颗粒尺度对核桃壳/Co-PES成型件性能、尺寸精度以及表面质量的影响。采用五因素四水平的正交试验设计方法,以成型件Z向尺寸精度、拉伸强度以及密度为指标,对核桃壳/Co-PES粉末选区激光烧结工艺参数进行优化,获取核桃壳/Co-PES粉末选区激光烧结的最佳工艺参数。通过对核桃壳/Co-PES成型件内部结构分析,利用渗蜡后处理技术,对核桃壳/Co-PES成型件进行后处理,探讨不同组分配比和不同颗粒尺度对核桃壳/Co-PES渗蜡件密度和机械性能的影响。采用响应曲面法,以弯曲强度为指标,对核桃壳/Co-PES成型件渗蜡后处理工艺进行优化,获取渗蜡件弯曲强度的预测模型和渗蜡后处理的最佳工艺参数。采用最佳工艺参数对核桃壳/Co-PES成型件进行渗蜡后处理,获取优化后的核桃壳/Co-PES渗蜡件,并将其用作熔模铸造芯模,进而制造出金属零件。通过对粘结剂结构和性能分析,以核桃壳粉末颗粒为填料,Co-PES粉末和Co-PA粉末颗粒为基体,采用粘结剂共混技术制备不同粘结剂配比的核桃壳/Co-PES/Co-PA粉末材料,并对其进行选区激光烧结试验,研究核桃壳/Co-PES粉末与核桃壳/Co-PA粉末的烧结质量,探讨不同粘结剂配比对核桃壳/Co-PES/Co-PA成型件密度、尺寸精度以及机械性能的影响,进而获取尺寸精度高、力学强度大、密度小的核桃壳/Co-PES/Co-PA成型件,从而实现核桃壳/Co-PES成型件强化的目的。
马巧梅[9](2010)在《基于半导体激光能量源的直接成型关键技术研究》文中研究指明快速成型(Rapid Prototyping, RP)技术是九十年代发展起来的一种新型制造技术,它是CAD、激光加工、数控和新材料等学科的技术集成。直接金属粉末激光烧结(Direct Metal Laser Sintering, DMLS)是快速成型技术的一个重要分支,是一种利用高功率激光器直接成型金属零件的快速成型制造技术。DMLS中一般采用CO2激光器、Nd:YAG激光器和光纤激光器。半导体激光器具有小型、高效、寿命长等优点,这是其它激光器无法比拟的,半导体激光器最大的优势是体积小、易于实现装置小型化。若采用半导体激光器可以使DMLS设备成为一种桌面式三维打印系统,特别适合于在“战场医院”配置使用,可以对战斗武器的关键零部件进行及时修复,具有较高精度。近年来半导体激光器的性能得到了快速提升,随着大功率半导体激光器电光功率转换效率和输出功率的提高,将其直接应用于材料加工领域中成为可能。本课题设计了一种近红外半导体激光能量源,深入讨论了近红外半导体激光与金属粉末的相关作用机理,并对近红外半导体激光器在316L不锈钢金属粉末直接成型中所涉及到的关键技术进行了研究。本文设计了一种近红外半导体激光能量源。该能量源选用波长为1.06μm的近红外半导体激光器作为光源。由于近红外半导体激光器输出光束具有发散特性,为了达到成型所用的光束要求,对近红外半导体激光器能量源的准直和扩束方案进行了研究,对相关的器件参数进行了计算。深入研究了金属粉末直接成型时近红外激光对金属粉末材料的作用机理,分析了金属粉末材料的吸收率与激光波长的关系,讨论了金属粉末直接成型过程中热物性参数的变化,并分析了影响金属粉末直接成型精度的材料参数和工艺参数。为了深入分析DMLS的烧结过程,采用ANSYS软件建立了三维温度场有限元模型,对316L不锈钢金属粉末材料烧结过程的温度场变化进行了模拟仿真,并计算了烧结深度和扫描间距等工艺参数。在仿真过程中考虑了对流边界条件和材料热物性参数随温度的变化,同时考虑了相变潜热。在此基础上,进行了烧结验证实验,实验结果与模拟结果基本吻合。为了提高成型的效率和精度,分别对基于STL文件的分层算法和直接分层算法进行了研究和改进。根据近红外半导体激光器的特点,提出了变焦扫描路径策略。由于近红外半导体激光器的波长比CO2激光器的波长小,可以达到较小的聚焦焦斑,有利于提高成型精度。为了在提高精度的前提下,不降低成型效率,在轮廓扫描中采用了小的焦斑,在填充内部时采用大的焦斑。在此基础上比较了采用1.06μm的近红外半导体激光器与采用CO2激光器所需要的功率。
王文峰[10](2008)在《覆膜金属粉末激光烧结成型过程三维温度场数值模拟技术研究》文中进行了进一步梳理选择性激光烧结技术是快速成型方法中比较成熟的一种,由于其成型材料范围广、不需要夹具和模具等优点而受到国内外越来越多的关注。在选择性激光烧结制造零件过程中,温度是决定成型精度的关键因素。而成形过程中复杂多变的温度场是会引起零件发生变形,无法满足使用要求。本课题的目的是通过对选择性激光烧结覆膜金属粉末过程的温度场进行模拟,选择合适的激光烧结工艺参数,制备出较高精度的成型金属零件。主要研究内容如下:以覆膜不锈钢粉末为成型材料,研究了覆膜金属粉末的选择性激光烧结机理;分析了覆膜不锈钢材料在激光点照射和点扫描条件下,不同工艺参数(包括激光功率、扫描速度、预热温度、铺粉厚度)对其成型精度的影响。根据选择性激光烧结过程中的热传导的方式和温度场有限元分析的理论研究基础,建立了选择性烧结温度场有限元分析模型,提取出通用的有限元物理建模信息,并设计了有限元热分析作业物理模型;采用有限差分法对时间域进行离散,利用Galerkin加权余量法完成了温度场有限元计算公式的推导;并给出了计算的程序流程。采用BP神经网络算法对覆膜金属粉末的热物性参数进行预报,并利用得到的热物性参数参与有限元计算;分析了不同工艺参数对覆膜不锈钢材料热固结过程温度场及热固结影响区大小的影响;在激光烧结成型过程的三维温度场的仿真计算的基础上,研究了各工艺因素对成型的影响及其各工艺因素之间的相互关系;通过实验验证和数值模拟分析,模拟结果和试验结果吻合较好;利用得到的覆膜不锈钢粉末选择性激光烧结的合理工艺参数范围和最佳工艺参数(激光功率23 W,预热温度75℃,扫描速度1300 mm/s,铺粉厚度0.15mm),成功制备了覆膜金属零件样件。最后结合本文的工作,展望了温度场有限元分析在选择性激光烧结成型加工中进一步应用的思路和方法。
二、覆膜金属粉末激光烧结成型机理实验研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、覆膜金属粉末激光烧结成型机理实验研究(论文提纲范文)
(1)纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及来源 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 课题来源 |
1.2 激光烧结技术的国内外发展现状及发展前景 |
1.2.1 激光烧结技术的产业现状 |
1.2.2 激光烧结技术的发展前景 |
1.3 生物质激光烧结材料的研究进展 |
1.3.1 激光烧结技术耗材的种类及特性要求 |
1.3.2 常见的生物质激光烧结耗材 |
1.3.3 聚乳酸基激光烧结耗材的国内外研究情况 |
1.4 激光烧结成型过程的数值计算及模拟分析研究 |
1.4.1 激光烧结工艺优化的研究方法及现状 |
1.4.2 激光烧结热作用过程的研究现状 |
1.5 研究目的及意义 |
1.5.1 研究的目的 |
1.5.2 研究的意义 |
1.6 主要研究内容及技术路线 |
1.6.1 主要研究内容 |
1.6.2 技术路线 |
2 纤维素/聚乳酸的材料制备及性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 纤维素/聚乳酸的组分选取 |
2.2.1 聚乳酸粉末的化学结构分析与组分选取 |
2.2.2 纤维素粉末的化学结构分析与组分选取 |
2.3 纤维素/聚乳酸理化性质的表征 |
2.3.1 纤维素/聚乳酸理化性质的检测仪器 |
2.3.2 纤维素/聚乳酸理化性质的测试 |
2.4 纤维素/聚乳酸理化性质的分析 |
2.4.1 纤维素/聚乳酸组分的粒径分布 |
2.4.2 纤维素/聚乳酸的粉床密度 |
2.4.3 纤维素/聚乳酸的微观形貌 |
2.4.4 纤维素/聚乳酸的热性能 |
2.4.5 纤维素/聚乳酸的结晶性分析 |
2.4.6 纤维素/聚乳酸的流变性能 |
2.5 纤维素/聚乳酸的制备与激光烧结可行性分析 |
2.5.1 纤维素/聚乳酸的制备工艺 |
2.5.2 聚乳酸基共混物的激光烧结可行性分析 |
2.6 本章小结 |
3 纤维素/聚乳酸激光烧结分子建模及动力学模拟分析 |
3.1 引言 |
3.2 纤维素/聚乳酸系统的动力学分析 |
3.2.1 分子动力学的运算过程及算法 |
3.2.2 力场的选取 |
3.2.3 系统势能的计算方法 |
3.2.4 平衡系综的选取 |
3.3 纤维素/聚乳酸分子模型的建立与结构优化 |
3.3.1 PLA 3001D分子模型的建立 |
3.3.2 α-纤维素分子模型的建立 |
3.3.3 建立纤维素/聚乳酸共混物及其界面的分子模型 |
3.4 组分配比对纤维素/聚乳酸相容性的影响 |
3.4.1 Floy-Huggins相互作用参数法 |
3.4.2 径向分布函数g(r)法 |
3.4.3 分子间相互作用能(ΔE)法 |
3.5 纤维素/聚乳酸激光烧结过程的分子热运动模拟分析 |
3.5.1 热作用对纤维素/聚乳酸体系的分子运动的影响 |
3.5.2 温度对纤维素/聚乳酸体系相容性的影响 |
3.5.3 纤维素/聚乳酸组分界面分子运动的热影响模拟分析 |
3.6 本章小结 |
4 激光烧结成型机理及温度场的模拟研究 |
4.1 引言 |
4.2 纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理分析 |
4.2.1 激光能量密度及热源模型的计算分析 |
4.2.2 激光烧结成型热作用机理分析 |
4.2.3 激光烧结熔池的形成及动力学分析 |
4.2.4 纤维素/聚乳酸激光烧结液相烧结的演变过程 |
4.3 激光烧结成型温度场的数学模型 |
4.3.1 激光烧结粉床的热传导方程 |
4.3.2 纤维素/聚乳酸材料热性能的数学模型 |
4.4 激光烧结温度场的有限元模型构建 |
4.4.1 建立激光烧结温度场有限元模型的流程及初始条件 |
4.4.2 建立激光烧结温度场的有限元模型 |
4.5 纤维素/聚乳酸激光烧结温度场的模拟与分析 |
4.5.1 激光作用时长对瞬态温度场的影响 |
4.5.2 工艺参数对温度场的影响 |
4.6 本章小结 |
5 纤维素/聚乳酸激光烧结实验及制件成型性能分析 |
5.1 引言 |
5.2 组分配比对纤维素/聚乳酸激光烧结制件成型性能的影响 |
5.2.1 激光烧结制件成型性能的表征 |
5.2.2 组分配比实验结果分析 |
5.3 工艺参数对激光烧结制件成型性能的影响 |
5.3.1 基于全因子试验设计方法的实验分析 |
5.3.2 工艺参数对激光烧结制件尺寸精度的影响 |
5.3.3 工艺参数对激光烧结制件微观结构的影响 |
5.3.4 工艺参数对纤维素/聚乳酸激光烧结的影响机制 |
5.4 打印方向对激光烧结制件成型性能的影响研究 |
5.4.1 激光烧结制件的打印方向的选定 |
5.4.2 打印方向对激光烧结制件密度的影响 |
5.4.3 打印方向对激光烧结制件尺寸精度的影响 |
5.4.4 打印方向对激光烧结制件力学性能的影响 |
5.4.5 打印方向对激光烧结制件微观组织的影响 |
5.5 退火处理工艺对激光烧结制件成型性能的影响 |
5.5.1 退火处理对激光烧结制件的密度和尺寸精度的影响 |
5.5.2 退火处理对激光烧结制件的力学性能的影响 |
5.5.3 退火处理对激光烧结制件的微观形貌的影响 |
5.5.4 退火处理对激光烧结制件的结晶性能的影响 |
5.5.5 三种优化工艺方法的对比分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
东北林业大学博士学位论文修改情况确认表 |
(2)铝粉/木塑复合材料SLS结制件力学性能及微波后处理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源和研究目的 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究目的 |
1.2 选择性激光烧结技术研究 |
1.2.1 选择性激光烧结技术的原理及特点 |
1.2.2 选择性激光烧结技术研究现状 |
1.2.3 选择性激光烧结技术发展趋势 |
1.3 选择性激光烧结木塑复合材料研究现状 |
1.3.1 选择性激光烧结可用材料概述 |
1.3.2 选择性激光烧结木塑复合材料存在问题 |
1.3.3 选择性激光烧结木塑复合材料力学性能提升途径 |
1.4 选择性激光烧结制件后处理研究现状 |
1.4.1 选择性激光烧结材料后处理概述 |
1.4.2 木塑复合材料后处理概述及发展现状 |
1.4.3 微波后处理 |
1.5 本文的研究内容 |
2 铝粉/木塑复合材料制备及实验方法 |
2.1 引言 |
2.2 实验原材料及粉末制备 |
2.2.1 实验原材料 |
2.2.2 复合粉末的制备与表征 |
2.3 制件烧结及力学性能测试的试验设备及方法 |
2.3.1 试验设备 |
2.3.2 制件烧结方法 |
2.3.3 力学性能测试方法 |
2.4 微波后处理实验 |
2.4.1 微波后处理试验设备 |
2.4.2 微波试验参数 |
2.5 本章小结 |
3 铝粉含量对木塑复合材料SLS制件力学性能影响 |
3.1 引言 |
3.2 力学性能测试及断口形貌分析 |
3.2.1 SLS制件的制备及力学性能实验 |
3.2.2 断口微观形貌表征 |
3.3 铝粉对SLS制件力学性能的影响机理分析 |
3.3.1 铝粉/木塑复合粉末激光烧结机理分析 |
3.3.2 铝粉对木塑复合材料烧结过程的影响分析 |
3.3.3 铝粉/木塑复合材料SLS制件的断裂过程分析 |
3.4 本章小结 |
4 微波后处理对铝粉/木塑力学性能及微观组织影响 |
4.1 引言 |
4.2 微波后处理预实验分析 |
4.3 微波处理对木塑及铝粉/木塑复合材料的影响 |
4.3.1 微波辐照对木塑及铝粉/木塑复合材料力学性能的影响 |
4.3.2 微波辐照对木塑及铝粉/木塑复合材料微观结构的影响 |
4.3.3 微波辐照对木塑及铝粉/木塑复合材料的作用机理 |
4.4 微波处理工艺参数对铝粉/木塑复合力学性能影响 |
4.4.1 不同铝粉含量下微波对铝粉/木塑复合材料力学性能的影响 |
4.4.2 处理时间对铝粉/木塑复合材料力学性能及其微观组织影响 |
4.4.3 微波功率对铝粉/木塑复合材料力学性能及其微观组织影响 |
4.4.4 微波工艺参数对铝粉/木塑强化机理的影响 |
4.5 本章小结 |
5 铝粉/木塑复合材料SLS工艺参数影响规律研究 |
5.1 引言 |
5.2 DSC实验及预热温度的设计 |
5.3 铝粉/木塑复合材料SLS工艺参数研究 |
5.3.1 预热温度及工艺参数实验设计 |
5.3.2 工艺参数对制件的力学性能的影响 |
5.3.3 工艺参数对制件外观及微观结构的影响 |
5.4 工艺参数对铝粉/木塑复合材料力学性能影机理分析 |
5.4.1 预热温度及激光功率对制件力学性能影响机理分析 |
5.4.2 其它加工参数分析与设置依据 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
东北林业大学硕士学位论文修改情况确认表 |
(3)基于激光烧结工艺的柔性足底压力敏感元件研制及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究的背景及目的和意义 |
1.1.1 课题研究背景 |
1.1.2 研究的目的及意义 |
1.2 柔性压力传感器的研究现状 |
1.2.1 足底压力测量技术的发展 |
1.2.2 柔性压力传感器的研究现状 |
1.2.3 柔性压力传感器的性能参数 |
1.2.4 柔性压力传感器可用材料的研究现状 |
1.2.5 柔性压力传感器的制造技术研究现状 |
1.3 激光烧结技术研究现状 |
1.3.1 激光烧结技术的原理及特点 |
1.3.2 激光烧结技术及烧结机理研究现状 |
1.3.3 激光烧结技术可用材料研究现状 |
1.4 课题来源及主要研究内容 |
1.4.1 课题来源 |
1.4.2 主要研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
2 激光烧结柔性压力敏感元件成型机理及传感机制研究 |
2.1 引言 |
2.2 激光烧结柔性压力敏感元件材料选取及可行性分析 |
2.2.1 压力敏感元件柔性基体材料 |
2.2.2 压力敏感元件导电填料 |
2.2.3 激光烧结热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末可行性分析 |
2.3 激光烧结热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末成型机理 |
2.3.1 激光空间传播的能量分布 |
2.3.2 激光能量与粉末颗粒相互作用 |
2.3.3 热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末激光烧结熔融过程分析 |
2.4 激光烧结柔性压力敏感元件的传感机制 |
2.4.1 多孔结构敏感元件的传感机理分析 |
2.4.2 激光烧结敏感元件模型构建 |
2.4.3 激光烧结敏感元件数值仿真结果及分析 |
2.5 柔性压力敏感元件电学特性分析 |
2.5.1 宏观渗流理论 |
2.5.2 隧道效应理论 |
2.6 碳纳米管的导电网络形成及导电机制 |
2.6.1 碳纳米管导电网络分析 |
2.6.2 碳纳米管导电网络压阻效应机理 |
2.6.3 敏感元件变形对碳纳米管导电网络的影响 |
2.7 本章小结 |
3 压力传感元件激光烧结原料的制备及性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 碳纳米管氧化改性方法 |
3.3 氧化碳纳米管化学结构分析 |
3.3.1 氧化碳纳米管表面官能团变化情况 |
3.3.2 碳纳米管强酸氧化过程分析 |
3.3.3 氧化碳纳米管形态变化情况 |
3.4 热塑性聚氨酯/碳纳米管复合材料的制备及性能分析 |
3.4.1 热塑性聚氨酯/碳纳米管复合粉末的制备 |
3.4.2 复合粉末微观形貌分析 |
3.4.3 复合粉末的热性能分析 |
3.4.4 激光烧结敏感元件加工温度的确定 |
3.4.5 氧化碳纳米管对复合材料导电性能的影响 |
3.5 本章小结 |
4 激光烧结聚氨酯/碳纳米管压力敏感元件工艺及性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 柔性压力敏感元件的制备设计方案 |
4.2.1 敏感元件的设计制造 |
4.2.2 激光烧结快速成型设备 |
4.2.3 材料表征方法与测试仪器 |
4.3 组分配比对TPU/MCNTs压力敏感元件性能的影响 |
4.3.1 组分配比对TPU/MCNTs压力敏感元件传感性能影响 |
4.3.2 组分配比对TPU/MCNTs压力敏感元件密度影响 |
4.4 LS工艺参数优化对压力敏感元件性能的影响 |
4.4.1 试验方案设计 |
4.4.2 单一指标试验结果与分析 |
4.5 多指标试验结果与分析 |
4.5.1 综合加权评价 |
4.5.2 实验结果 |
4.5.3 试验结果验证 |
4.5.4 TPU/MCNTs压力敏感元件性能对比 |
4.6 本章小结 |
5 足底压力敏感鞋垫的设计与实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 压力敏感鞋垫的设计及制作 |
5.2.1 足部三维模型的建立 |
5.2.2 压力敏感鞋垫的设计和制作 |
5.3 压力敏感鞋垫性能测试 |
5.3.1 压力敏感鞋垫柔弹性测试 |
5.3.2 压力敏感鞋垫标定 |
5.3.3 静态足底压力测量实验 |
5.3.4 足底压力测量结果分析 |
5.4 激光烧结压力敏感鞋垫在足底矫正的应用研究 |
5.4.1 足底矫正的方法 |
5.4.2 矫正鞋底的结构优化设计 |
5.4.3 鞋底结构的二次优化及足底压力测试对比 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
东北林业大学博士学位论文修改情况确认表 |
(4)选择性激光烧结PS成型收缩率预测研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外发展研究现状 |
1.2.1 SLS技术研究现状 |
1.2.2 SLS成型件精度及预测研究现状 |
1.3 研究内容及章节安排 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 章节安排 |
2 影响SLS成型件精度因素分析 |
2.1 SLS成型件误差来源 |
2.2 SLS成型收缩的组成及原因 |
2.2.1 温致收缩 |
2.2.2 烧结收缩 |
2.3 影响成型收缩的工艺参数 |
2.3.1 预热温度 |
2.3.2 分层厚度 |
2.3.3 激光功率 |
2.3.4 扫描速度 |
2.3.5 扫描间距 |
2.3.6 扫描方式 |
2.4 本章小结 |
3 SLS成型件尺寸收缩率预测模型 |
3.1 尺寸收缩率预测模型的建立 |
3.1.1 尺寸收缩率预测模型 |
3.1.2 影响模型的主要因素 |
3.2 PS粉末激光烧结温度场有限元模拟 |
3.2.1 有限元模型建立 |
3.2.2 温度场材料参数 |
3.2.3 不同工艺参数下的模拟结果分析 |
3.3 收缩率预测结果及实验验证 |
3.3.1 收缩率预测结果 |
3.3.2 实验验证 |
3.4 本章小结 |
4 基于预测结果的SLS工艺参数优化 |
4.1 单工艺参数对尺寸收缩率的影响 |
4.1.1 单工艺参数实验设计 |
4.1.2 激光功率对收缩率的影响 |
4.1.3 扫描速度对收缩率的影响 |
4.1.4 分层厚度对收缩率的影响 |
4.2 工艺参数优化 |
4.2.1 正交实验设计 |
4.2.2 信噪比与灰色关联度分析 |
4.3 本章小结 |
5 尺寸误差补偿及实验验证 |
5.1 基于收缩因子补偿模型的尺寸误差补偿 |
5.1.1 基于收缩因子补偿模型的可行性分析 |
5.1.2 实验设计及结果分析 |
5.2 基于增加温度的尺寸误差补偿 |
5.2.1 实验设计 |
5.2.2 实验结果分析 |
5.3 基于材料性能改善的尺寸误差补偿 |
5.3.2 实验设计 |
5.3.3 实验结果分析 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(5)激光选区烧结复合材料成型工艺及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 激光选区烧结技术概述 |
1.2.1 激光选区烧结技术原理 |
1.2.2 激光选区烧结技术特点 |
1.3 激光选区烧结复合材料研究现状 |
1.4 辐射防护复合材料研究现状 |
1.5 氧化铝陶瓷复合材料研究现状 |
1.6 课题概述 |
1.6.1 课题研究内容 |
1.6.2 课题研究意义 |
1.6.3 课题来源 |
第二章 实验设备与研究方法介绍 |
2.1 实验成型设备与软件 |
2.1.1 激光选区烧结成型设备 |
2.1.2 实验配套软件 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 正交实验法 |
2.2.2 单因素分析法 |
2.3 性能指标与测试方法 |
2.3.1 拉伸性能测试 |
2.3.2 弯曲强度测试 |
2.3.3 粉末粒径测试 |
2.3.4 微观形貌测试分析 |
2.3.5 显微形貌分析 |
2.3.6 差示扫描量热分析 |
2.3.7 热重分析测试 |
2.4 γ射线屏蔽性能测试方法 |
2.5 本章小结 |
第三章 辐射防护复合材料激光选区烧结制备与成型 |
3.1 实验材料选择 |
3.1.1 钨粉 |
3.1.2 尼龙12 |
3.2 钨粉/尼龙12辐射防护复合材料制备与粉末表征 |
3.2.1 粉末包覆工艺制备复合材料研究 |
3.2.2 粉末包覆工艺制备W/PA2200辐射防护复合材料 |
3.2.3 不同质量配比W/PA2200复合材料包覆实验分析 |
3.3 W/PA2200复合材料激光选区烧结成型机理 |
3.4 W/PA2200复合材料激光选区烧结成型工艺研究 |
3.4.1 W/PA2200 复合材料SLS成型预热温度优化 |
3.4.2 W/PA2200复合材料激光选区烧结成型工艺优化 |
3.5 本章小结 |
第四章 氧化铝陶瓷复合材料激光选区烧结制备与成型 |
4.1 氧化铝陶瓷复合材料激光选区烧结选用原则 |
4.2 氧化铝和粘结剂原材料选择 |
4.2.1 氧化铝陶瓷材料的选定 |
4.2.2 粘结剂材料的选定 |
4.3 粘结剂含量配比确定 |
4.4 氧化铝/环氧树脂E12陶瓷复合材料制备 |
4.5 氧化铝/环氧树脂E12陶瓷复合材料SLS成型机理 |
4.6 氧化铝/环氧树脂E12陶瓷复合材料激光选区烧结成型 |
4.6.1 预热温度的确定 |
4.6.2 氧化铝/环氧树脂E12陶瓷复合材料SLS成型工艺优化 |
4.7 本章小结 |
第五章 性能测试分析与后处理工艺研究 |
5.1 辐射防护复合材料屏蔽性能对比分析 |
5.1.1 核电辐射屏蔽介绍 |
5.1.2 碳化钨/尼龙12辐射防护复合材料制备及SLS成型 |
5.1.3 辐射防护复合材料屏蔽性能对比分析 |
5.1.4 辐射防护复合材料零件及应用可行性分析 |
5.2 氧化铝陶瓷复合材料SLS成型形坯后处理工艺研究 |
5.2.1 浸渗剂选择及工艺研究 |
5.2.2 形坯脱脂工艺研究 |
5.2.3 形坯高温烧结工艺研究 |
5.2.4 氧化铝/环氧树脂E12陶瓷复合材料零件 |
5.3 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(6)宝珠覆膜砂选择性激光烧结的数值模拟与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 论文研究背景与意义 |
1.1.1 论文背景 |
1.1.2 研究目的与意义 |
1.2 覆膜砂材料与无模精密砂型铸造技术的研究现状 |
1.2.1 覆膜砂材料研究现状 |
1.2.2 无模精密砂型铸造技术研究现状 |
1.3 选择性激光烧结技术的研究现状 |
1.3.1 成型设备研究现状 |
1.3.2 成型材料研究现状 |
1.4 激光烧结数值模拟的研究现状 |
1.4.1 温度场数值模拟研究现状 |
1.4.2 流体场数值模拟研究现状 |
1.5 本文研究主要内容 |
2 宝珠覆膜砂激光烧结材料的制备和材料特性的分析 |
2.1 覆膜工艺的选择与覆膜工艺的影响因素 |
2.1.1 覆膜工艺的分类与选择 |
2.1.2 热法覆膜工艺的影响因素 |
2.2 热法覆膜的宝珠砂制备的工艺参数选择与流程 |
2.2.1 材料的选择和覆膜工艺参数的确定 |
2.2.2 热法覆膜的工艺流程 |
2.3 制备材料的性能测试与单层烧结试验 |
2.3.1 树脂含量对拉伸强度的影响 |
2.3.2 宝珠覆膜砂的DSC/TG分析 |
2.3.3 单层烧结实验 |
2.4 本章小结 |
3 宝珠覆膜砂激光烧结机理探索与传热流动模型的建立 |
3.1 烧结过程的传热和流动 |
3.1.1 激光能量作用与热量传递 |
3.1.2 树脂的熔融流动 |
3.2 宝珠覆膜砂材料选择性激光烧结的烧结机理的分析 |
3.2.1 宝珠覆膜砂的固化粘结 |
3.2.2 宝珠覆膜砂的软化粘结 |
3.3 覆膜砂选择性激光烧结模型的建立 |
3.3.1 热源模型的建立及物性参数 |
3.3.2 流动模型的建立及物性参数 |
3.4 本章小结 |
4 宝珠覆膜砂选择性激光烧结多场耦合仿真与分析 |
4.1 有限元法基础和数值模拟方法设计 |
4.1.1 烧结过程有限元法 |
4.1.2 烧结过程数值模拟分析与流程 |
4.2 温度场模型的有限元仿真与分析 |
4.2.1 有限元模型的建立与网格划分 |
4.2.2 热源模型和边界条件 |
4.2.3 温度场结果与分析 |
4.3 多粒子模型仿真与分析 |
4.3.1 模型定义 |
4.3.2 边界条件与初始条件设定 |
4.4 仿真结果与实验结果对比分析 |
4.4.1 仿真结果分析 |
4.4.2 仿真结果与实验结果的比对分析 |
4.5 本章小结 |
5 宝珠覆膜砂选择性激光烧结工艺研究 |
5.1 宝珠覆膜砂材料的烧结影响因素 |
5.1.1 材料属性对烧结成型的影响 |
5.1.2 加工参数对烧结成型的影响 |
5.2 实验方案设计 |
5.2.1 实验准备 |
5.2.2 成型件的后处理 |
5.2.3 正交方案设计与实验结果 |
5.3 烧结参数对力学性能的影响 |
5.3.1 激光功率和扫描速度对力学性能的影响 |
5.3.2 预热温度和层厚对力学性能的影响 |
5.4 烧结参数对成型精度的影响 |
5.4.1 激光功率和扫描速度对尺寸精度的影响 |
5.4.2 铺粉层厚和预热温度对成型精度的影响 |
5.5 多指标正交实验结果分析 |
5.5.1 综合加权评价方法 |
5.5.2 实验结果与分析 |
5.6 铸造实例 |
5.6.1 阀体的型壳反求设计 |
5.6.2 砂型的后处理与浇注零件 |
5.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
附件 |
(7)玻璃微珠/聚醚砜树脂复合粉末的激光烧结工艺和性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 SLS技术概述 |
1.1.1 SLS技术的工作原理 |
1.1.2 SLS技术的国内外发展现状及趋势 |
1.1.3 SLS技术的优势特点 |
1.2 SLS材料的研究现状及选取材料的概述 |
1.2.1 SLS材料的研究现状 |
1.2.2 玻璃微珠及其复合材料概述 |
1.2.3 聚醚砜树脂及其复合材料概述 |
1.3 SLS高分子材料成型件研究方向的概述 |
1.3.1 力学性能 |
1.3.2 尺寸精度和密度 |
1.3.3 工艺参数 |
1.4 研究意义及主要研究内容 |
1.4.1 研究目的及意义 |
1.4.2 主要研究内容 |
2 GB/PES复合粉末SLS实验方法 |
2.1 激光烧结粉末的制取 |
2.2 激光烧结实验设备 |
2.3 测试样件的制作及测试方法 |
2.3.1 测试样件的制作及实验设备 |
2.3.2 密度测试方法 |
2.3.3 尺寸精度测试方法 |
2.4 本章小结 |
3 GB/PES复合粉末SLS成型件显微组织及力学性能研究 |
3.1 组分配比对烧结成型件显微组织及力学性能的影响 |
3.1.1 组分配比对烧结成型件显微组织的影响 |
3.1.2 组分配比对烧结成型件力学性能的影响 |
3.2 粉床预热温度对烧结成型件显微组织及力学性能的影响 |
3.2.1 粉床预热温度对烧结成型件显微组织的影响 |
3.2.2 粉床预热温度对烧结成型件力学性能的影响 |
3.3 激光功率对烧结成型件显微组织及力学性能的影响 |
3.3.1 激光功率对烧结成型件显微组织的影响 |
3.3.2 激光功率对烧结成型件力学性能的影响 |
3.4 GB/PES复合粉末SLS成型机理 |
3.5 本章小结 |
4 GB/PES复合粉末SLS成型件尺寸精度及密度研究 |
4.1 组分配比对烧结成型件尺寸精度及密度的影响 |
4.1.1 组分配比对烧结成型件尺寸精度的影响 |
4.1.2 组分配比对烧结成型件密度的影响 |
4.2 粉床预热温度对烧结成型件尺寸精度及密度的影响 |
4.2.1 粉床预热温度对烧结成型件尺寸精度的影响 |
4.2.2 粉床预热温度对烧结成型件密度的影响 |
4.3 激光功率对烧结成型件尺寸精度及密度的影响 |
4.3.1 激光功率对烧结成型件尺寸精度的影响 |
4.3.2 激光功率对烧结成型件密度的影响 |
4.4 GB/PES复合粉末SLS成型件缺陷分析 |
4.5 本章小结 |
5 GB/PES复合粉末SLS成型件工艺参数的优化 |
5.1 GB/PES复合粉末的激光烧结工艺参数正交试验设计 |
5.2 GB/PES复合粉末的激光烧结工艺参数正交试验结果分析 |
5.2.1 烧结成型件拉伸强度方差分析 |
5.2.2 烧结成型件弯曲强度方差分析 |
5.2.3 弯曲试件密度方差分析 |
5.2.4 弯曲试件尺寸精度方差分析 |
5.2.5 正交试验综合分析 |
5.3 GB/PES复合粉末SLS成型件 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
附件 |
(8)核桃壳复合粉末选区激光烧结多场耦合仿真与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究的目的及意义 |
1.1.1 课题选题背景 |
1.1.2 课题研究的目的 |
1.1.3 课题研究的意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 SLS技术发展现状 |
1.2.2 SLS材料及烧结机理研究现状 |
1.2.3 有限元数值模拟研究现状 |
1.3 课题来源及主要研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 课题主要研究内容 |
2 核桃壳复合粉末选区激光烧结机理及可行性分析 |
2.1 引言 |
2.2 核桃壳复合粉末可行性分析 |
2.2.1 生物质原料的选取 |
2.2.2 核桃壳复合粉末成分及性能 |
2.2.3 核桃壳复合粉末单层烧结测试 |
2.3 激光能量与核桃壳复合粉末颗粒作用机理 |
2.3.1 激光能量与粉末颗粒相互作用 |
2.3.2 激光能量传递与转化 |
2.3.3 核桃壳复合粉末烧结池的形成 |
2.4 核桃壳复合粉末选区激光烧结机理 |
2.4.1 粉末颗粒固相烧结机理 |
2.4.2 粉末颗粒熔融机理 |
2.4.3 粉末颗粒液相烧结机理 |
2.5 核桃壳复合粉末选区激光烧结传热模型 |
2.5.1 常用热源模型 |
2.5.2 核桃壳复合粉末材料热物性计算模型 |
2.5.3 核桃壳复合粉末材料相变处理 |
2.6 本章小节 |
3 核桃壳复合粉末选区激光烧结多场耦合仿真分析 |
3.1 引言 |
3.2 选区激光烧结有限元模拟基本理论 |
3.2.1 传热特性分析 |
3.2.2 材料本构关系 |
3.2.3 应力应变关系 |
3.3 有限元模拟关键技术与核桃壳/Co-PES粉末模型建立 |
3.3.1 激光束轨迹控制 |
3.3.2 多场耦合分析技术 |
3.3.3 有限元模型建立 |
3.4 核桃壳/Co-PES粉末激光烧结温度场仿真分析 |
3.4.1 温度场材料参数 |
3.4.2 核桃壳/Co-PES粉末SLS过程动态演化规律 |
3.4.3 工艺参数对粉床表面烧结池结构及温度场的影响 |
3.4.4 温度场仿真结果验证 |
3.5 核桃壳/Co-PES粉末选区激光烧结应力场仿真分析 |
3.5.1 应力场材料参数 |
3.5.2 核桃壳/Co-PES成型件应力应变分布规律 |
3.5.3 工艺参数对成型件位移分布及变化的影响 |
3.5.4 成型件应力应变场仿真结果验证 |
3.6 本章小结 |
4 核桃壳复合粉末选区激光烧结工艺及成型件性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 试验材料及其制备方法 |
4.2.2 选区激光烧结快速成型设备 |
4.2.3 材料表征与测试仪器 |
4.3 组分配比对核桃壳/Co-PES成型件性能的影响 |
4.3.1 核桃壳/Co-PES粉末材料热性能分析 |
4.3.2 核桃壳/Co-PES粉末激光成型缺陷分析 |
4.3.3 组分配比对核桃壳/Co-PES成型件微观形貌的影响 |
4.3.4 组分配比对核桃壳/Co-PES成型件机械性能的影响 |
4.3.5 组分配比对核桃壳/Co-PES成型件密度的影响 |
4.4 颗粒尺度对核桃壳/Co-PES成型件性能的影响 |
4.4.1 颗粒尺度对核桃壳/Co-PES粉末铺粉效果的影响 |
4.4.2 颗粒尺度对核桃壳/Co-PES成型件表面质量的影响 |
4.4.3 颗粒尺度对核桃壳/Co-PES成型件微观形貌的影响 |
4.4.4 颗粒尺度对核桃壳/Co-PES成型件机械性能的影响 |
4.4.5 颗粒尺度对核桃壳/Co-PES成型件密度的影响 |
4.5 核桃壳/Co-PES粉末选区激光烧结工艺参数优化 |
4.5.1 试验设计方案 |
4.5.2 单一指标试验结果与分析 |
4.5.3 多指标试验结果与分析 |
4.5.4 试验结果验证 |
4.6 本章小结 |
5 核桃壳复合粉末选区激光烧结成型件强化处理及应用研究 |
5.1 引言 |
5.2 核桃壳/Co-PES成型件渗蜡后处理强化研究 |
5.2.1 渗蜡后处理原型件制备 |
5.2.2 后处理原料及其处理工艺 |
5.2.3 组分配比对核桃壳/Co-PES渗蜡件性能的影响 |
5.2.4 颗粒尺度对核桃壳/Co-PES渗蜡件性能的影响 |
5.3 渗蜡后处理工艺参数优化及熔模铸造 |
5.3.1 试验设计方案 |
5.3.2 单因素试验结果分析 |
5.3.3 响应曲面结果分析 |
5.3.4 成型件在熔模铸造技术中的应用 |
5.4 核桃壳/Co-PES/Co-PA粉末粘结剂共混处理强化研究 |
5.4.1 共聚酰胺粉末材料特性 |
5.4.2 核桃壳/Co-PES/Co-PA粉末材料制备 |
5.4.3 核桃壳/Co-PES/Co-PA粉末材料热性能分析 |
5.4.4 粘结剂配比对核桃壳/Co-PES/Co-PA成型件性能的影响 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
附件 |
(9)基于半导体激光能量源的直接成型关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 SLS RP技术 |
1.1.1 SLS RP技术的原理 |
1.1.2 SLS RP技术的优点 |
1.1.3 SLS RP技术的发展及研究现状 |
1.2 DMLS RP技术 |
1.2.1 DMLS RP技术的原理 |
1.2.2 DMLS RP技术的研究及发展现状 |
1.2.3 DMLS RP技术中使用的激光器 |
1.3 半导体激光器 |
1.3.1 半导体激光器的发展 |
1.3.2 半导体激光器在金属粉末直接成型中的优势 |
1.4 课题的研究目的和意义 |
1.5 课题的主要研究内容 |
2 近红外半导体激光器能量源设计 |
2.1 近红外半导体激光器能量源的原理 |
2.2 半导体激光器的结构及光束特性 |
2.3 各种光束整形方案比较 |
2.4 光束整形方案设计 |
2.4.1 准直模块 |
2.4.2 扩束模块 |
2.5 聚焦光斑分析 |
2.6 本章小结 |
3 光学系统 |
3.1 振镜扫描快速成型系统的基本组成单元 |
3.1.1 半导体激光器指向器 |
3.1.2 振镜 |
3.1.3 动态聚焦模块 |
3.2 光学系统调整步骤 |
3.3 本章小结 |
4 金属粉末激光烧结成型机理研究 |
4.1 金属粉末烧结机理 |
4.2 激光烧结过程中金属粉末材料的能量传递 |
4.2.1 金属粉末对激光的吸收 |
4.2.2 烧结过程中的热量传递 |
4.2.3 熔化和凝固过程 |
4.3 影响金属粉末直接成型的材料因素 |
4.3.1 金属粉末材料基本特性 |
4.3.2 金属粉末的热物性参数 |
4.3.3 本课题选用的金属粉末材料 |
4.4 烧结工艺参数对成型质量的影响 |
4.5 本章小结 |
5 DMLS温度场有限元数值模拟 |
5.1 温度场分析方法 |
5.2 DMLS温度场基本理论 |
5.3 DMLS温度场有限元模拟 |
5.3.1 热源模型建立 |
5.3.2 相变潜热问题 |
5.3.3 热物性参数的处理 |
5.4 DMLS温度场有限元数值模拟过程 |
5.4.1 DMLS温度场有限元模型的建立 |
5.4.2 载荷的施加和求解 |
5.4.3 结果分析 |
5.5 本章小结 |
6 烧结成型工艺实验 |
6.1 金属粉末直接烧结成型过程中工艺问题分析 |
6.2 烧结设备 |
6.3 烧结工艺与实验结果分析 |
6.3.1 单道烧结 |
6.3.2 单层烧结 |
6.3.3 块体烧结 |
6.4 零件烧结 |
6.5 本章小结 |
7 分层和扫描算法的研究 |
7.1 分层算法的研究 |
7.1.1 基于STL格式的分层算法研究 |
7.1.2 自适应直接分层算法的研究 |
7.2 基于近红外半导体激光器能量源的路径扫描策略 |
7.2.1 常用扫描路径方式 |
7.2.2 改进的路径扫描方式 |
7.2.3 激光功率的确定 |
7.2.4 使用半导体激光器能量源与使用CO_2激光器所需功率的比较 |
7.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
致谢 |
(10)覆膜金属粉末激光烧结成型过程三维温度场数值模拟技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 快速成型技术 |
1.1.1 快速成型技术概述 |
1.1.2 选择性激光烧结技术的原理 |
1.1.3 选择性激光烧结技术的特点 |
1.2 选择性激光烧结温度场数值模拟 |
1.2.1 选择性激光烧结温度场数值模拟现状 |
1.2.2 热传导数值模拟方法 |
1.2.3 数值模拟软件的构成 |
1.3 课题来源、目的和研究意义 |
1.4 课题的主要研究内容 |
2 覆膜金属粉末烧结机理 |
2.1 覆膜不锈钢粉末材料制备 |
2.2 激光烧结覆膜不锈钢粉末机理 |
2.2.1 成型工艺实验设备 |
2.2.2 激光烧结机理 |
2.3 激光烧结成型工艺参数对成型质量的影响 |
2.3.1 铺粉及其影响因素 |
2.3.2 激光烧结工艺参数对烧结成型精度的影响 |
2.4 本章小结 |
3 覆膜金属粉末激光烧结温度场有限元分析建模 |
3.1 概述 |
3.2 温度场有限元分析中物理建模的理论依据 |
3.2.1 热传导的基本方式 |
3.2.2 选择性激光烧结的传热方式 |
3.3 温度场有限元基本方程 |
3.3.1 温度场控制方程 |
3.3.2 选择性激光烧结的温度场定解条件 |
3.3.3 温度场有限元建模信息 |
3.4 温度场的有限元分析的物理模型设计 |
3.5 本章小结 |
4 温度场的有限元数值计算 |
4.1 热源模型 |
4.1.1 高斯函数分布的热源模型 |
4.1.2 材料物理性能参数 |
4.2 温度场的离散及网格剖分原则 |
4.2.1 三维温度场变分方程 |
4.2.2 三维网格剖分及温度场的离散 |
4.3 温度场单元的变分计算 |
4.3.1 内部单元、第一类边界条件、绝热单元计算 |
4.3.2 第二类边界条件计算 |
4.3.3 第三类边界条件计算 |
4.3.4 总刚矩阵合成 |
4.3.5 瞬态温度场离散 |
4.4 温度场计算流程图 |
5 温度场数值模拟与试验验证 |
5.1 二维稳态温度场算例 |
5.2 覆膜不锈钢激光烧结温度场模拟 |
5.2.1 BP网络预报热物性参数 |
5.2.2 激光烧结温度场数值模拟 |
5.3 数值模拟结果实验验证 |
5.3.1 试验测量 |
5.3.2 实验验证 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、覆膜金属粉末激光烧结成型机理实验研究(论文参考文献)
- [1]纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理及实验研究[D]. 张慧. 东北林业大学, 2021
- [2]铝粉/木塑复合材料SLS结制件力学性能及微波后处理研究[D]. 王凡铭. 东北林业大学, 2021(08)
- [3]基于激光烧结工艺的柔性足底压力敏感元件研制及性能研究[D]. 庄煜. 东北林业大学, 2021
- [4]选择性激光烧结PS成型收缩率预测研究[D]. 桂玉莲. 西安科技大学, 2020(01)
- [5]激光选区烧结复合材料成型工艺及性能研究[D]. 万佳勇. 华南理工大学, 2020
- [6]宝珠覆膜砂选择性激光烧结的数值模拟与实验研究[D]. 刘泰涞. 东北林业大学, 2019(01)
- [7]玻璃微珠/聚醚砜树脂复合粉末的激光烧结工艺和性能研究[D]. 王永吉. 东北林业大学, 2019(01)
- [8]核桃壳复合粉末选区激光烧结多场耦合仿真与实验研究[D]. 于跃强. 东北林业大学, 2019
- [9]基于半导体激光能量源的直接成型关键技术研究[D]. 马巧梅. 中北大学, 2010(03)
- [10]覆膜金属粉末激光烧结成型过程三维温度场数值模拟技术研究[D]. 王文峰. 中北大学, 2008(11)