陶瓷材料的选区激光烧结快速成型技术研究进展

阐述了陶瓷材料选区激光烧结技术的原理、工艺和特点，着重分析了粉体预处理、激光烧结参数以及坯体后处理等工艺因素对制件精度和性能的影响，还介绍了该技术目前的应用状况以及潜在的应用领域，最后对该项技术研究和发展的趋势作了展望，指出选区激光烧结技术有可能成为本世纪最主要的陶瓷材料成型工艺之一。     

激光选区烧结的成型收缩研究

成型收缩是快速成型技术中存在的一个普遍现象，而且是快速成型技术中不可避免的一个问题，严重地影响了成型件的精度，有时还会影响成型过程的顺利进行。本文研究了成型收缩的组成，并分别提出了计算温致收缩、烧结收缩、结晶收缩的计算模型，并在此基础上研究了烧结收缩与烧结工艺的关系，指出烧结收缩随着烧结功率的增加而增加，随着扫描间隔的减小而增加，同时烧结收缩还与烧结扫描线的长度有关，而与成型的方向无关。     

尼龙纳米复合材料的选区激光烧结成型技术研究进展

系统地论述了选区激光烧结原理及尼龙纳米复合材料选区激光烧结的国内外发展概况,总结了目前该领域中所取得的成果,指出了实现选区激光烧结制备尼龙纳米复合零件,不仅要解决其成型收缩,还必需解决无机纳米粒子的分散问题.并展望了尼龙纳米复合材料选区激光烧结快速成型技术的发展前景.     

颗粒增强铜基复合材料的选区激光烧结制备

利用选区激光烧结制备了亚微米WC-10%Co颗粒增强Cu基复合材料。利用X射线衍射仪、 扫描电镜及原子力显微镜表征了激光烧结试样的显微组织。结果显示: WC增强颗粒或部分熔化且圆滑化, 或完全熔化且原位析出; 与基体具有连续相容的冶金结合界面。 研究了工艺参数(激光功率、 扫描速率、 铺粉厚度)对烧结试样组织及性能的影响。结果表明, 增加激光功率能改善增强颗粒与基体的界面结合性能。激光扫描速率大于0.05m/s 时, 能提高增强颗粒分散均匀性。铺粉厚度降至0.30mm以下, 有利于提高烧结成形致密度。      

基于激光选区烧结的煤系高岭土多孔陶瓷的制备及其性能

以煤系高岭土为原料,采用激光选区烧结(SLS)技术制造复杂结构的多孔陶瓷,研究SLS工艺参数和烧结温度对煤系高岭土多孔陶瓷性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征煤系高岭土多孔陶瓷的物相组成和显微形貌。结果表明:煤系高岭土/环氧树脂E12复合粉末SLS成型效果良好;当激光功率为5W,扫描速率为2000mm/s,扫描间距为0.13mm,单层层厚为0.15mm时,陶瓷素坯可获得最佳的成型质量,其尺寸误差(Z方向),相对密度和抗弯强度分别为10.43%,37.89%和0.984MPa。随着烧结温度的升高,煤系高岭土多孔陶瓷的收缩率和抗弯强度逐渐增大,而显气孔率则逐渐减小;当烧结温度为1450℃时,煤系高岭土多孔陶瓷具有较高的显气孔率和抗弯强度,分别为44.55%和6.1MPa。煤系高岭土多孔陶瓷的主晶相为莫来石,具有典型的三维网络骨架结构。     

先进陶瓷材料的共挤压成型制备技术及其应用

共挤压技术是一种新型的制备多成分陶瓷材料的成型方法，可实现陶瓷材料一次性成型和连续性生产。简单阐述了共挤压技术及其在压电陶瓷、氧化物陶瓷、生物陶瓷和活性纤维复合材料等先进陶瓷材料中的应用，并展望了其研究前景和技术发展。     

基于选区激光烧结工艺的多孔尼龙制备及性能

提出一种基于选区激光烧结的多孔材料成型方法,利用增材制造技术控形、控性的优势,实现多孔材料结构与功能的可控设计。采用尼龙与水溶性致孔剂Na Cl为原材料,通过改变致孔剂含量和工艺参数,实现多孔材料的孔隙率、渗透性及力学性能的可控调节。实验结果表明,多孔材料的孔隙率、渗透性随着致孔剂含量的增大而增大;在相同的致孔剂含量下,其孔隙率和渗透性随着激光能量密度的增加呈下降趋势,分层厚度增加,孔隙率和渗透性明显增加;制备的多孔材料最高孔隙率达到59%,渗透率达0.312 m L/(mm2·s),弯曲强度可达44 MPa。以陶瓷高压注浆成型多孔树脂模具为例,开展多孔材料的功能验证,获得厚度为10 mm、含水率为20%的陶瓷坯体,为该模具的快速制造提供了一种新手段。     

激光选区烧结高分子纳米复合材料研究进展

激光选区烧结(SLS)是一种增材制造技术,它利用激光逐层烧结粉末并叠加的原理来成形复杂制件,具有材料广泛,无需支撑以及成形精度高等优点。然而,其成形过程中无外力驱动的特点,造成制件中不可避免地存在一定孔隙,使制件性能通常低于传统模塑件。因此,国内外学者提出利用各种纳米填料来增强SLS制件的性能,并取得了良好的效果,已成为本领域研究热点。文中重点介绍了各种用于SLS技术的高分子纳米复合材料,对其研究现状进行综述,并提出今后该领域的发展方向。     

选区激光熔化用高强合金钢粉末制备及其成形性研究

目的 研究真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备球形24CrNiMoY高强钢粉末并验证其激光3D打印性能。方法 阐明不同雾化气压对粉末形貌、流动性等粉体特征的影响,分析选区激光熔化技术快速成形合金钢样品的微观组织和力学性能。结果 在9.0 MPa雾化气压下制备的粉末球形度最佳,粉末松装密度达到4.89 g/cm³,流动性能为21.4 s/(50 g),粉末含氧量0.023%,空心球率＜3%,粉末的微观组织主要是马氏体。经过激光工艺参数调控,SLM成形合金钢试样的激光熔池内存在两个明显不同的微区:激光熔化区(LMZ)和热影响区(HAZ)。LMZ主要是马氏体组织,HAZ主要为下贝氏体组织。合金钢试样的平均显微硬度为(402±5.7)HV0.2,其抗拉强度达到(1 246±12) MPa,断后伸长率为(11.6±0.5)%。结论 VIGA方法制备的 24CrNiMoY高强钢粉末满足SLM技术使用要求,具有良好的激光3D打印成形性。     

激光选区烧结粉末包覆工艺的研究

激光选区烧结作为快速成型技术的重要组成部分,其成型材料在激光选区烧结工艺中占有至关重要的位置.在考虑激光选区烧结对成型材料性能要求的前提下,研究了SLS粉末包覆工艺.     

选区激光熔化成型铝合金的研究现状及展望

随着航空航天、汽车轻量化的需求不断上升,经过结构优化的复杂金属构件采用增材制造技术一体成型必然是今后高端产品制造业的发展趋势.铝合金优异的综合性能与远低于钛合金原料的价格,使其在增材制造领域中极具应用和研究潜力.金属增材制造方法繁多,选区激光熔化技术(SLM)由于成型件表面质量优良、综合性能优异,在复杂结构与薄壁结构集成化的零件成型中具有显著优势,颇受科研和工业界关注.然而,由于铝合金粉末具有激光反射率高、热导率较大、流动性较差且易与氧气发生反应等特点,使得成型件极易产生球化、裂纹、孔隙、氧化夹杂等冶金缺陷,不能满足实际应用中的性能要求.其中,研究较为深入的AlSi10Mg、Al-12Si等铸造系铝合金并不能满足很多领域对强度的要求,高强合金在SLM成型过程中极易发生元素烧损、产生裂纹等不良现象.因此,明确各类缺陷的形成机理辅助调控SLM成型铝合金的工艺参数以减少缺陷产生,开发适用于SLM成型的新型铝合金粉末成为学者们的研究焦点.本文主要从Al-Si系铸造合金、高强铝合金以及铝基复合材料三个方面来介绍近年来SLM成型铝合金的研究进展.针对SLM成型的铝合金种类少、成型工艺条件不成熟、冶金缺陷难以控制以及零件性能与微观组织间的量化研究不系统的困境,提出可以引入材料基因工程(MGE)的理念,结合人工智能技术寻求成分-组织-工艺-性能之间的量化关系,开发适用于SLM成型特点的新型铝合金粉末,实现从应用需求出发反向设计材料成分与工艺的目的.     

凝胶浇注成型制备致密 SiC陶瓷材料

采用一种凝胶浇注成型预配液作为陶瓷粉体的分散介质,将亚微米级SiC粉体和烧结助剂Y2O3、Al2O3直接混合,制得了固含量>50vol％的凝胶浇注浆料,在100s-1的剪切速率下,浆料粘度<1Pa·s,可以顺利实现凝胶浇注成型;对得到的SiC素坯进行了无压烧结．在2000℃保温1h(氩气氛)的烧结条件下,烧结体相对密度为(98．1±0．2)％,抗折强度、硬度和韧性分别为(722±70)MPa、(20．18±0．75)GPa、(4．00±0．20)MPa·m1／2．     

新型陶瓷材料的注射成型技术

前不久摩根先进陶瓷公司开发出了新型注射成型技术。与现行的注射成型技术相比，新技术具有成型的尺寸精确度高、适合产业化生产、成本低等特点：特别是新的注射成型技术考虑到一些特殊形状陶瓷材料成型的要求，对技术进行了改进，不仅能有效的避免盲孔和咬边等缺陷，而且成型产品的重复性好。     

微波烧结工艺制备陶瓷材料的研究现状

微波烧结作为一种陶瓷制备工艺,因其与传统烧结工艺相比体现出快速高效、节能环保等一系列优点而备受关注.主要介绍了采用微波烧结工艺制备陶瓷材料及陶瓷基复合材料的特点；在先驱体裂解、粉末烧结制备陶瓷材料方面对微波烧结工艺与传统烧结工艺进行比较,表明微波烧结工艺是一种极具潜力的技术；最后提出微波烧结工艺在未来发展过程中亟待解决的若干问题.     

选区激光烧结收缩率预测及工艺参数优化

针对选区激光烧结过程中收缩变形问题,采用正交实验与测量的方法获得训练样本,分别应用BP神经网络与基于遗传算法优化的支持向量回归算法(GA-SVR),建立了针对聚苯乙烯(PS)材料的工艺参数与收缩率之间的定量预测模型,进一步应用自适应变异的粒子群算法对定量模型进行参数寻优。结果表明,基于相同的训练样本,GA-SVR算法相比BP神经网络来说拥有好的预测性能,在此基础上应用粒子群算法寻优得到了预热温度85℃、激光功率19.8 W、扫描速度2590 mm/s、铺粉层厚0.1 mm、支撑厚度1 mm的最优工艺参数组合。模型可以更加准确地控制实际生产中收缩变形现象的产生,为烧结过程中优化控制提供了新思路。     

低黏结剂含量SiC素坯的选区激光烧结

Al/SiC是SiC基复合材料, 具有优异的力学性能和热学性能, 在大功率电子器件、5G基站关键冷却组件、电动汽车、高速刹车片、空间探测器操作装置等相关领域具有不可替代的作用。传统制备工艺的局限性使得近净成形的无压浸渗法成为制备Al/SiC复合材料的一种较好的方法。得到高质量的碳化硅(SiC)陶瓷素坯是熔渗技术的先决条件, 选区激光烧结技术是获得高质量陶瓷素坯的一种新方法。该方法具有快速、高效的优点, 无需模具即可成型制备大规模、复杂形状部件。本研究以热塑性酚醛树脂为黏结剂, 利用机械混合与喷雾造粒的方法制备了复合粉体, 采用选区激光烧结技术制备SiC素坯, 制备了黏结剂体积分数低至15%的样品, 并对其力学性能和微观结构进行表征。当树脂含量增大到体积分数25%时, SiC坯体的强度增量为702.1%。对于喷雾造粒粉体制备的样品而言, 喷雾干粉的多孔结构使得SiC生坯的孔隙率较高(71.18%), 导致生坯强度下降。     

基于选区激光烧结工艺的多孔尼龙制备及性能EI北大核心CSCD

提出一种基于选区激光烧结的多孔材料成型方法,利用增材制造技术控形、控性的优势,实现多孔材料结构与功能的可控设计。采用尼龙与水溶性致孔剂Na Cl为原材料,通过改变致孔剂含量和工艺参数,实现多孔材料的孔隙率、渗透性及力学性能的可控调节。实验结果表明,多孔材料的孔隙率、渗透性随着致孔剂含量的增大而增大;在相同的致孔剂含量下,其孔隙率和渗透性随着激光能量密度的增加呈下降趋势,分层厚度增加,孔隙率和渗透性明显增加;制备的多孔材料最高孔隙率达到59%,渗透率达0.312 m L/(mm2·s),弯曲强度可达44 MPa。以陶瓷高压注浆成型多孔树脂模具为例,开展多孔材料的功能验证,获得厚度为10 mm、含水率为20%的陶瓷坯体,为该模具的快速制造提供了一种新手段。     

激光处理技术可提高牙科用陶瓷材料的韧性

美国橡树岭国家实验室研究人员报道,以高速周期脉冲激光处理牙科用陶瓷材料可改变其表面结构,令表面形成纳米晶材料,使其抗挠强度提高50％以上。未经处理的陶瓷材料会在与残牙或金属固定物间形成缝隙,并逐渐扩大以致造成牙体损坏。     

陶瓷材料的快速自动成型技术研究

在陶瓷成型领域,快速自动成型技术（ＲＰ）以其特有的优势越来越受到重视。本文介绍了目前已应用于陶瓷材料的几种典型的ＲＰ技术,并对这些方法作出简单的比较。在文章后面部分,介绍了作者所研究的一种应用于陶瓷材料快速成型的全新方法－－选区固化法,同时给出了采用这种方法制备的陶瓷样品。     

选择性激光粉末烧结的成型过程研究

本文通过对选择性激光粉末烧结的成型过程的分析,讨论了粉床特性、材料热物性以及激光热载荷对成型件质量的影响,并采用有限元的方法对其三维温度场分布进行了模拟计算,