PS/化学气相沉积CF选区激光烧结多指标正交试验参数的优化

针对选择性激光烧结(SLS)工艺中聚苯乙烯(PS)粉末烧结件精度不高且强度不能满足实际需求的问题,将经过化学气相沉积法处理的碳纤维(CF)粉末、PS粉末、分散剂和抗静电剂进行机械混合,制备了PS/气相沉积CF复合粉末。以Z向尺寸相对误差、致密度和弯曲强度为实验指标,先采用极差分析法进行单个指标的优化,再利用综合平衡法对多指标正交试验进行整体参数优化分析。结果表明:复合粉末粒度主要分布在30.63~142.00μm;对于PS粉末烧结件,化学气相沉积CF粉末比普通的CF粉末具有更好的改善尺寸精度、填充和增强的效果;烧结件的最佳工艺参数组合为:预热温度为80℃,激光功率为27 W,扫描速度为1 800 mm/s和扫描间距为0.30 mm。此时烧结件的Z向尺寸相对误差为5.47%,致密度为0.626 g/cm3,弯曲强度为10.68 MPa。相比于纯PS粉末烧结件,分别提高了24.55%,30.42%,136.28%。     

碳酸钙改性聚苯乙烯的初步选择性激光烧结实验

针对选择性激光烧结(SLS)成型的高分子粉末烧结件尺寸精度差、强度低的问题,以聚苯乙烯(PS)为基体粉末,探讨了不同扫描速度下铝酸酯偶联剂处理前后的碳酸钙对PS粉末烧结性能的影响。结果表明,随扫描速度的增加,烧结件的尺寸精度提高、弯曲强度降低;未经处理的碳酸钙对PS烧结件的尺寸精度没有影响,反而降低了弯曲强度;经铝酸酯处理的碳酸钙在一定程度上提高了PS烧结件的尺寸精度和弯曲强度,当扫描速度为1 500 mm/s时,添加质量分数为2%的经铝酸酯处理的碳酸钙,PS烧结件的Z向高度相对误差为4.25%,较纯PS烧结件减少了48.5%,弯曲强度达到6.32 MPa,比纯PS烧结件提高了18.4%,但当扫描速度提高到1 800,2 000 mm/s时,两者之间的弯曲强度差异变小。     

选择性激光烧结碳纳米管/木塑复合材料力学性能研究

为了提高绿色环保木塑复合材料的选择性激光烧结(SLS)制件的力学性能,以松木粉和高分子材料聚醚砜(PES)粉末及极少量的碳纳米管(CNT)为主要组分,通过选择性激光烧结方法 (SLS)制备了碳纳米管/木塑复合材料制件,研究了CNT含量对于SLS制件力学性能、烧结机理及弯曲断口形貌的影响。结果表明,当CNT的含量由0.05%逐渐升至0.15%时,制件的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量呈现出先升高后降低的趋势,在含量为0.1%时最高。与未加入CNT的制件相比,弯曲强度增大76.3%,弯曲模量增大227.9%,拉伸强度增大128.7%。通过弯曲断口分析,CNT的添加改变了制件的微观组织形貌与烧结机理,对于制件的力学性能的提高有积极作用。     

PS/CF复合粉末激光选区烧结工艺研究

为提高聚苯乙烯粉末烧结件的强度,制备了聚苯乙烯/碳纤维(PS/CF)复合粉末,采用正交实验方法研究了不同工艺参数对PS/CF复合粉末SLS烧结件弯曲强度的影响,确定了最优工艺参数。结果表明,复合粉末试样的弯曲强度最高可达7.49 MPa,比纯PS粉提高2.88倍;弯曲强度随扫描速度和层厚的增大而减小,随预热温度的增加而增大;PS/CF复合粉末的最优工艺参数为扫描速度1 800 mm/s,预热温度85℃,层厚0.18 mm。     

选择性激光烧结聚酰胺12/聚苯乙烯制件质量研究

首先利用DSC分别分析了聚酰胺12(PA12)和聚苯乙烯(PS)的热性能,然后将PA12及PS粉末按不同比例混合,再采用选择性激光烧结技术(SLS)制成PA12/PS制件,研究了PA12与PS的配比对制件尺寸精度、弯曲强度、拉伸强度和微观形貌的影响。结果表明:PA12的熔融温度约为180℃,PS的玻璃化转变温度约为110℃;制件的X向尺寸精度最高,Y向次之,Z向最低;当PS含量为40%时,PA12/PS制件的尺寸稳定性最好;当PS含量为20%时,PA12/PS制件的弯曲强度和拉伸强度比PA12制件分别提高了7.99%和11.42%,且各方向上的尺寸精度均比PA12制件有所改善。     

工艺参数对聚苯乙烯/碳纤维SLS烧结件精度及致密度的影响

通过选区激光烧结技术对聚苯乙烯/碳纤维(PS/CF)复合粉末材料进行烧结实验,研究了工艺参数对PS/CF烧结件致密度和微观组织的影响及规律。结果表明,在烧结过程中烧结件致密度随着预热温度和激光功率的增大而不断提高;随着扫描速度和分层厚度增大而减小。在保证成型精度的前提下,最佳的工艺参数组合为:预热温度85℃,激光功率30 W,扫描速度1 800 mm/s,分层厚度0.20 mm;此时烧结件Z向尺寸偏差仅为1.55%,致密度可达72.35%。通过SEM微观分析可以看到,随着PS/CF复合材料烧结件致密度的提高,PS熔化程度越高,烧结件内部PS与CF融合得越充分,浸入PS中的CF含量越高。     

PS对PS/CF复合材料SLS烧结件力学性能及成型精度的影响

以聚苯乙烯（PS）作为基体材料制备了聚苯乙烯/碳纤维（PS/CF）复合粉末材料,在激光功率为30 W,预热温度为80 ℃和分层厚度为0.25 mm等条件下,研究了基体材料的粒径及含量对PS/CF复合材料选择性激光烧结件的力学性能及成型精度的影响。结果表明,制得的PS/CF复合粉末材料的粒径满足选择性激光烧结工艺（SLS）的要求;当基体材料的平均粒径为75 μm,PS与CF的质量比为9∶1时,PS与CF之间的融合效果最佳;此时弯曲、拉伸和冲击强度分别可达6.88、2.97 MPa和298 kJ/m2,x向、y向及z向的尺寸偏差绝对值仅为0.8 %、0.22 %、1.6 %;与相同粒径的纯PS相比,弯曲、拉伸和冲击强度分别提高了62.06 %、74.29 %、83.95 %,x向、y向及z向尺寸精度分别提高了5.44 %、69.44 %、81.34 %。     

工艺参数对选择性激光烧结PS/SBS/纳米CaCO3制件弯曲强度影响

针对聚苯乙烯(PS)粉末选择性激光烧结(SLS)成型件强度较低的问题,采用机械混合法制备了PS/苯乙烯–丁二烯–苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/纳米CaCO₃复合粉末,通过单因素实验分析了SLS工艺参数对成型件弯曲强度的影响,并通过正交试验和极差分析获得了最优工艺参数组合。实验结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度、扫描间距和分层厚度的增大而降低;激光功率对PS/SBS/纳米CaCO₃复合粉末烧结件弯曲强度的影响最大,分层厚度对弯曲强度的影响最小,扫描速度和扫描间距的影响介于两者之间;最佳工艺参数组合为:激光功率27 W,扫描速度1300 mm/s,扫描间距0.24 mm,单层厚度0.22 mm。在此工艺参数组合下PS/SBS/纳米CaCO₃复合粉末烧结件的弯曲强度为13.38 MPa;改性纳米CaCO₃与PS和SBS的相容性较好,能有效起到增强的作用。     

连续与短切CF增强PA6复合材料双喷头3D打印工艺参数优化

为提升连续碳纤维(CF)和短切CF增强尼龙6复合材料3D打印制件的力学性能、优化3D打印基础工艺参数，基于熔融沉积型3D打印工艺，通过自主搭建的双喷头3D打印实验平台制备打印制件，并以此为研究对象，设计4因素3水平正交试验，研究连续CF隔层数、连续CF打印间距、打印温度、打印速度四种工艺参数对打印制件拉伸强度和弯曲强度的影响。采用极差分析法得到最佳工艺参数组合，验证正交试验结果。使用扫描电子显微镜观察拉伸制件和弯曲制件的断裂面微观形貌，进一步探究了打印制件的层间断裂形貌特性和层内丝材分布规律。结果表明，当连续CF隔层数为1、连续CF打印间距为0.5 mm、打印温度为250℃、打印速度为900 mm/s时，打印制件的层内沉积线之间孔隙较少，层间结合效果较好，其拉伸强度和弯曲强度达到最高，分别为109.73 MPa和119.14 MPa，与短切CF增强尼龙6复合材料相比，拉伸强度提升了249%，弯曲强度提升了286%。     

石墨/聚醚砜树脂复合材料的激光烧结工艺和力学性能研究

采用石墨/聚醚砜树脂(PES)复合材料,通过选择性激光烧结技术,制作具有导电、导热和自润滑性能的烧结制件。首先通过单层烧结实验确定粉床的预热温度,然后以不同的组分配比和激光功率进行激光烧结实验,获得拉伸试样和弯曲试样,进行了力学性能测试。通过扫描电镜对复合粉末及拉伸试样断口进行显微组织观察,分析不同组分配比和激光功率对烧结制件显微组织及拉伸、弯曲强度的影响。结果表明,石墨/PES复合材料可用于选择性激光烧结,随着石墨粉质量分数的增加,烧结制件的拉伸、弯曲强度逐渐降低;随着激光功率的增大,烧结制件的拉伸强度逐渐增大,弯曲强度在25 W时达到最大值。     

GF/碳酸钙复合改性PS选择性激光烧结实验

针对选择性激光烧结工艺中聚苯乙烯(PS)粉末烧结件强度不足的缺点,通过添加玻璃纤维(GF)粉末和碳酸钙粉末制备PS/GF/CaCO_3复合粉末来提高烧结件强度。采用单因素实验法、弯曲强度测试和扫描电子显微镜分析探索了PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件成型的不同工艺参数范围,研究了不同工艺参数对烧结件弯曲强度的影响。结果表明,分层厚度在0.18~0.22 mm范围内,扫描间距在0.25~0.29 mm范围内,扫描速度在1 500~1 800 mm/s内可以确保PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件成型;分层厚度为0.18 mm,扫描间距为0.25 mm,扫描速度为1 500 mm/s时,PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件弯曲强度最高,可达10.94 MPa;在PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件成型的工艺参数范围内,随着分层厚度、扫描间距、扫描速度的增大,弯曲强度降低。     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

选区激光烧结制备PS/Al2O3纳米复合材料的研究

试探性地利用选区激光烧结制备PS／Al2O3纳米复合材料，利用乳液聚合方法改性纳米Al2O3，并在相同工艺条件下对PS／Al2O3纳米复合材料成型粉末（NH1）与纯聚苯乙烯（PS）粉末选区激光烧结试样的力学性能进行了比较结果表明，NH1烧结试样（PS／Al2O3纳米复合材料）较纯PS的拉伸强度提高了2倍左右，最大值达到29．8MPa；缺口冲击强度提高了20％～50％，最大值达到10．5kJ／m^2；洛氏硬度仅增加约5％；并利用场发射扫描电子显微镜对试样的冲击断面进行了微观结构分析．发现纳米Al2O3经乳液聚合改性后在基体中分散良好，起到很好的增强增韧作用．     

PS/ABS复合粉末选择性激光烧结工艺参数的实验研究

针对选择性激光烧结件力学性能和尺寸精度差的问题,通过机械混合法制备了聚苯乙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(PS/ABS)的复合粉末。在预热温度85℃、8层网格支撑等条件下,采用单因素实验法研究激光功率、扫描速度、扫描间距和单层厚度对烧结件强度和相对误差的变化规律,并用正交试验对工艺参数进行优化。结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增加而提高,随扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而降低。Z向尺寸相对误差随着激光功率的增加而增大,随着扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而减小;由极差分析可知,激光功率对PS/ABS烧结件弯曲强度和Z向尺寸相对误差的影响最大;最优的工艺参数组合为:激光功率30 W、扫描速度1 200 mm/s、扫描间距0.32 mm和单层厚度0.26 mm,此时烧结件的弯曲强度为7.85 MPa,Z向尺寸相对误差为1.30%。     

Preparation of carbon fiber/Mg-doped nano-hydroxyapatite composites under low temperature by pressureless sintering

In order to protect carbon fibers (CF) from oxidation damage during sintering process, rod-like Mg-doped nano-hydroxyapatite (Mg-nHA) with an increased thermal decomposition temperature and reduced sintering temperature was synthesized by hydrothermal method. The synthesized bone-like Mg-nHA with similar composition and morphology to bone apatite was used as the matrix to prepare CF reinforced Mg-nHA composites (CF/Mg-nHA) at a low temperature of 700 °C by pressureless sintering. The increase of temperature slightly influenced the growth of Mg-nHA prepared by hydrothermal method from 160 °C to 200 °C. The Mg-nHA were short and rod-like in structure with a length of approximate 100 nm. When doping 1% magnesium, the decomposition temperature of Mg-nHA increased by 100 °C compared with that of nHA. This can protect CF from oxidation damage which is often encountered when sintering CF reinforced hydroxyapatite composites at high temperature and enhance reinforcing effects of CF. The bending strength of CF/Mg-nHA with 1 wt% CF was 8.51 MPa, which increased by 19.5% compared with Mg-nHA. Alternatively, the rod-like Mg-nHA was prepared on the surface of CF by electrochemical deposition and Mg-nHA coated CF was used to reinforce Mg-nHA, the coefficient of thermal expansion mismatch between CF and HA matrix could be mitigated. The compressive strength of Mg-nHA coated CF reinforced Mg-nHA (CF/Mg-nHA/Mg-nHA) composites with 0.5% CF sintered at 800 °C were 41.3 ± 1.56 MPa, which was attributed to the improved strengthening effect of CF and the good interface between CF and Mg-nHA matrix.     

Injection molding,debinding and sintering of ZrO2 ceramic modified by silane couping agent

In this paper, Injection molding, debinding and sintering of ZrO₂ ceramic modified by silane coupling agent (A151) were studied by measuring the melt index of feedstocks, the soluble removal ratio of green parts, the bending strength of green and sintered parts, the surface and fractural morphologies of sintered parts. The results showed that the melt index of ZrO₂ feedstocks, the weight removal ratio of soluble binders, and the bending strength of green parts increased after adding A151. When the density of sintered parts was between 5.97–6.03 g/cm³, it was not the main factor influencing the bending strength. However, the bending strengths of sintered parts decreased due to microcrack formation when thermal debinding process was too fast or slow. The interesting phenomenon of the abnormal grain growth with transgranular fracture in the sintered parts obviously occurred above 1550 ℃, which made the effect of sintering temperature on the strength become complex.