高分子材料3DP法三维打印坯的水浸法脱黏研究

以麦芽糊精粉末和聚乙烯醇粉末为黏结剂,采用3DP法三维打印制备得到高分子材料坯件,经过加热预熔合后,采用超声波清洗机进行水浸法脱黏,采用称重法和拉曼光谱分析检测黏结剂去除情况,研究了水温、超声振动和浸泡时间对脱黏效果的影响。结果表明,水温越高,脱黏效果越好;有超声振动时,可明显提高脱黏效率;浸泡时间越长,脱黏效果越好。得到本研究试样的两种较为理想的脱黏方案,即40℃水温超声振动下浸泡9 h和50℃水温超声振动下浸泡6 h。     

黏结剂组元对固体润滑涂层性能的影响

固定石墨、MoS2含量,通过改变黏结剂环氧树脂E54、酚醛环氧树脂F44的比例,设计配比几种黏结固体润滑涂层配方。基体黏结剂热失重分析试验可知,温度超过250℃以后,基体黏结剂开始缓慢分解,温度升高至300℃左右时热分解速度加快,热失重迅速增大,F44的添加可以提高E54环氧树脂的耐热性能。不同载荷条件下黏结固体润滑涂层的摩擦磨损结果表明:黏结剂组元中F44的比例过高或过低都不利于涂层承载能力的提高,当黏结剂组元中F44与E54的比例为3∶2时,黏结涂层体现了较好的摩擦学特性和最高的承载能力。     

尼龙全彩3D打印用黏结剂的基础实验研究

为实现尼龙材料的全彩3D打印,提出将在常温下可溶解尼龙的低腐蚀性、低毒性、低黏度溶剂作为打印"墨水",结合目前彩色3D打印技术最先进的技术方案——微滴喷射(3DP)技术,使尼龙粉末在溶剂作用下选择性溶解,待溶剂挥发之后结晶成型,如此逐层往复打印,实现彩色尼龙零件。通过在尼龙溶解试验的基础上,分析打印机环境、溶剂毒性、挥发性和溶解度等因素,选择较为合适的溶剂(三氟乙醇)作为"墨水",并在全彩3D打印机上成功实现了尼龙粉末的彩色3D打印。     

3DP法三维打印金属多孔结构基本打印单元的研究

介绍了3DP法三维打印多孔结构的打印方式,开展了3DP法三维打印试验,研究供胶压力、喷头驱动电压、点胶时间、喷头温度四项喷胶参数对单道喷胶线条的影响,确定3DP法能够成形的多孔结构的单元最小极限尺寸。结果表明,在保证喷胶线条质量及线宽尽可能小的情况下,喷胶参数的合理选取范围为供胶压力18～22 kPa、喷胶驱动电压42～48 V、点胶时间1. 0～1. 6 ms、喷头温度25℃～35℃,相应得到的单道喷胶线宽约为0. 5～1. 0 mm。能够成形的多孔结构最小骨架尺寸约1. 95mm,最小孔隙尺寸约0. 75 mm。     

铸造生产所用之黏结剂(续完)

(二)在加热时蒸发水份结硬的黏结剂:这种黏结剂也可称之为水溶性黏结剂,主要的有亚硫酸监溶液、亚硫酸盐酒糟、糊精、淀粉、糖浆、果胶以及非水溶性的蛋白质黏结剂。这种黏结剂浚於水後或呈胶状或呈糊状溶液,和砂混和後包在砂粒周围,烘乾时水份蒸发而黏结剂硬化使型砂结硬。这种黏结剂均具有较高的吸湿性,所以制成泥芯不宜存放太久,更不宜下在湿砂型後等很长时间浇注。水溶性的黏结剂大都还具有使泥々形成一层坚硬表面组织的特性,因为这种黏结剂溶解性很大,所以在泥芯烘乾时泥芯外表水份虽已蒸发完毕结硬,而泥芯中央人份继续蒸发,将一部分黏…     

切削淬硬钢用PCBN复合片的合成研究

本文以cBN为原料,以TiN和Al为黏结剂,在1450℃左右的高温和5.5GPa的高压下,在铰链式六面顶压机内合成了四种不同cBN体积百分含量(vol%)的PCBN复合片。对合成的四种PCBN复合片进行了显微结构、相结构、硬度、体电阻率及切削性能等性能检测。结果显示:四种PCBN复合片的显微结构有明显的网格结构,网线处为黏结剂以及反应生成的产物,网孔处为BN相;cBN与黏结剂TiN、Al在烧结过程中发生反应,反应后Al相消失,生成AlN和TiB_2新物相,而PCBN50和PCBN60还有Al_3Ti相生成;PCBN复合片的硬度、电阻率随cBN含量的增加而增加,当cBN含量低于70vol%时,PCBN复合片的电阻率变化趋势较慢;随着cBN含量下降,刀具的切削寿命延长;当cBN含量小于70vol%时,湿式切削时的刀具寿命高于干式切削时,当cBN含量高于70vol%时,刀具干切时比湿切时使用寿命更长。     

基于神经网络和遗传算法的三维打印工艺参数优化

分析了粉末材料三维打印(three dimensional printing,3DP)过程中影响成型精度的因素,采用试验的方法确定打印过程中的三维制件的收缩率范围。以"H"型工件为标准,建立了基于神经网络(neural network,NN)的制件尺寸精度误差和打印工艺参数之间关系的模型。以制件最小尺寸误差为目标,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)对3DP中的工艺参数如饱和度、层厚和X、Y、Z这3个方向的收缩补偿值进行优化,获得了相应的打印工艺参数。采用3DP默认的打印参数、打印参数的最小值、最大值以及NN-GA得到的参数进行对比试验。结果表明:采用NN-GA获得的工艺参数打印的制件的尺寸误差最小,可以预测3DP成型制件相对尺寸误差。     

321不锈钢变形及热处理过程中Y相的溶解机制

利用SEM和TEM等分析方法研究了321不锈钢热变形过程及变形前后的加热过程中Y相的溶解行为。结果表明,热变形后,321不锈钢中的Y相会发生变形、断裂与破碎。而且随着变形量的增大,Y相的尺寸范围会变窄,平均尺寸变小。而在热变形之前,即使加热到1 290℃,321不锈钢中的Y相也不会发生溶解;而热变形后将不锈钢加热到1 100℃时,Y相的边角即开始发生明显的回溶。     

2507超级双相不锈钢的组织和腐蚀性能研究

主要研究了热处理工艺对2507双相不锈钢的铁素体和奥氏体比例的影响,并探讨了2507在醋酸以及醋酸加氯离子环境中的耐腐蚀性能。研究结果表明,在900～1150℃加热温度范围内,铁素体含量基本稳定在55%～60%;当温度超过1200℃时,铁素体含量增加到70%;在1200℃采用不同保温时间下,铁素体的含量基本稳定在51%～53%;在1300℃保温下,保温时间超过10min后铁素体含量开始增加,在80 min时铁素体含量达到59%。此外,2507双相不锈钢在醋酸中有较好的耐腐蚀性能,但醋酸溶液中存在氯离子时会导致点蚀的发生,且氯离子浓度达到1 mol/L,2507钢的耐点蚀性能明显下降。     

Al_2O_3+ZrO_2陶瓷与304不锈钢的焊接研究

氧化铝陶瓷是一种最常见的结构陶瓷,对其焊接进行研究具有极其重要的意义。使用商业焊料Ag-Cu-Ti焊接氧化铝陶瓷与304不锈钢,由于焊料和陶瓷材料之间热膨胀系数存在较大差异,连接接头处会有很高的残余应力。现研究在氧化铝陶瓷中添加氧化锆作为第二相,来提高陶瓷的热膨胀系数,缓解接头内的残余应力。氧化锆陶瓷的热膨胀系数(11.4×10~(-6)/℃)介于氧化铝陶瓷(8.5×10-6/℃)和Ag-Cu-Ti焊料(18×10~(-6)/℃)之间。研究发现,复合氧化铝陶瓷与304不锈钢连接,随着添加氧化锆的含量增加(0~30 vol%),接头的力学性能先增加后降低,氧化锆含量为20 vol%的复合氧化铝陶瓷在焊接温度为900℃、保温时间为5 min时,接头剪切强度最高,为194 MPa。     

离焦量对3D打印316L不锈钢表面性能的影响

采用3D金属打印机制备316L不锈钢试样,研究了不同离焦量对3D打印316L不锈钢试样的表面形貌、粗糙度、应力、硬度以及成分等表面性能的影响。结果表明,随着离焦量先从-15～-3 mm逐渐减小再从3～15 mm逐渐增大,316L不锈钢试样表面未熔化粉末颗粒均减少,熔覆条带先变窄后变宽;粗糙度值和压应力均呈现先变小后变大趋势。离焦量为-3 mm时,316L不锈钢试样表面性能最好,粉末颗粒熔化充分,粗糙度值最小,硬度最大,分别约为R_a7.06μm和249 HV_(0.05)。     

轧制和3D打印316L不锈钢与黄豆对磨的干摩擦磨损性能

3D打印不锈钢部件逐渐在食品机械领域得到应用,其与食品对磨的摩擦学性能需要加以关注。在干摩擦条件下,利用滑动摩擦磨损试验机,研究了黄豆试样分别与轧制和3D打印316L不锈钢配副的干摩擦磨损性能。利用光学相机、扫描电子显微镜、显微硬度计和质构仪,对不锈钢试样表面形貌、不锈钢硬度、黄豆硬度和磨损表面形貌进行了分析。结果表明：3D打印316L不锈钢与黄豆对磨时,摩擦因数的变化趋势较为平缓,第1 h和第6 h的平均摩擦因数分别为1.04和0.68;而对于轧制316L不锈钢,其磨合阶段更加剧烈,第1 h和第6 h的平均摩擦因数分别为1.70和0.46;与轧制工艺相比,3D打印316L不锈钢的耐磨性能更好,其在第1 h的磨痕宽度降低幅度达40%左右;黄豆试样的磨斑边缘和不锈钢磨痕表面均有黑色氧化物粉末出现,3D打印不锈钢磨损表面的黏着形貌和犁沟数量均显著减少;干摩擦条件下轧制316L不锈钢和黄豆配副的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而3D打印316L不锈钢和黄豆配副时,其磨损机制主要为磨粒磨损,这与其表面硬度更高有关。     

光固化粘结剂3DP法三维打印金属制件

为了开发低成本的金属制件3D打印方法,以UV光固化胶为粘结剂,采用3DP法三维打印技术打印了316L不锈钢试样生坯,并将打印坯脱粘后分别在1325℃、1350℃、1375℃下真空烧结,研究了烧结温度对烧结试样的尺寸收缩、密度、力学性能、拉伸断口形貌和粘结剂残留的影响。结果表明,随着烧结温度的增加,试样收缩增大,密度、维氏硬度和抗拉强度均有提高,粘结剂残留量减少;拉伸断口显示,随着烧结温度的增加,烧结程度逐渐增强,因而使得试样收缩、密度和力学性能呈现上述变化。     

不同清洗剂对三维打印性能的影响分析

应用粘结剂喷射三维打印技术制备316L不锈钢试块,通过金相组织观察、显微维氏硬度和布氏硬度测试、室温拉伸试验、抗压试验、致密度测试等,对比两种不同清洗剂对三维打印性能的影响。通过优化清洗剂配比,得到适用于316L不锈钢三维打印的清洗剂最佳配比,改善三维打印表面质量,将丢帧数控制在合理范围内。     

基于RSM的三维打印参数对材料收缩率的影响

采用三维打印(three dimensional printing,3DP)成型的制件,经过干燥和后处理会在不同的方向上产生收缩现象,这严重影响成型制件的尺寸精度。将ZP310三维打印机作为试验平台,采用中心复合试验设计方法(central composite design,CCD)对打印参数进行实验方案设计.并用响应曲面法(response surface methodology,RSM)分析三维打印过程中饱和度和层厚对淀粉基混合粉末收缩率的影响,建立了三维打印成型过程中材料在X、Y、Z这3个方向上的收缩率与打印参数之间关系的数学模型。实验证明根据收缩率进行的误差补偿,降低了制件在不同方向上的尺寸误差。     

聚乙烯醇分散水基磁流体制备工艺

在聚乙烯醇(PVA)高分子溶液中制得聚乙烯醇分散水基磁流体.用Gouy磁天平对磁流体的磁性能进行了测试,用正交试验法优化了制备工艺.结果表明:当其它条件一定时,制备磁流体的各组分含量对其磁性能影响的主次顺序依次为碱含量(pH值)、PVA含量、Fe2 与Fe3 的数量比.其最佳制备条件为pH=1,PVA水溶液体积分数为70%,Fe2 与Fe3 数量比为1.2:2.     

DP590钢连续冷却过程中的相变规律

通过热膨胀试验、显微组织观察等研究了DP590钢的静态CCT曲线以及加热温度对连续冷却相变规律的影响。结果表明:随着加热温度的升高,奥氏体转变量呈多速增加的趋势;其静态CCT曲线可分为三个区域,冷速在0.5～15℃·s-1范围内获得铁素体和珠光体组织,冷速超过15℃·s-1时出现贝氏体组织,冷速较高时(约30℃·s-1)出现马氏体组织;当加热温度降低时,珠光体区右移,贝氏体转变孕育期延长,马氏体开始转变温度降低,马氏体与贝氏体相变区域分离,马氏体开始转变温度随着冷速的增加而升高;随着冷速增加,铁素体、珠光体的析出被抑制,马氏体析出动力得以增加;随着加热温度升高,相同冷却速率下的铁素体含量增多,马氏体板条变细。     

激光3D打印制备多孔结构不锈钢的组织及压缩性能研究

采用316L不锈钢粉末基于激光3D打印技术(Laser 3D printing,L3DP)制备多孔结构试样与致密试样,研究其微观组织结构及压缩性能。首先对两种试样进行显微组织分析及显微硬度测量;随后进行压缩试验,获得两种试样工程应力-应变曲线并比较其压缩性能;最后利用有限元数值模拟动态再现两种试样的压缩过程,分析变形过程中金属流动与宏观工程应力-应变曲线的内在联系。结果表明:L3DP成型多孔结构不锈钢部件内部组织具有典型的层带结构,主要由沿不同方向生长的柱状晶构成,晶粒尺寸由中心白亮组织向外逐层递增,各层带成分分布均匀且显微硬度在170~190 HV之间变化;L3DP成型多孔不锈钢部件的屈服强度为380 MPa,压缩弹性模量为23.0 GPa,具有良好强塑性匹配;压缩仿真试验显示多孔结构部件内部孔隙在应力作用下逐渐弯曲,最终由流动金属压合填充,由此导致整体空间体积减小,所以相同工程应力下多孔结构部件的工程应变较大。     

金属微滴三维打印成形数据处理软件的设计开发

金属微滴三维打印成形技术是一种新的快速分层制造方法,为了获取零件模型的离散化层面数据,实现零件的分层打印制造。依据金属微滴三维打印成形工艺原理,利用Visual C++6.0和Open GL,在Windows XP平台上,开发出面向金属微滴三维打印成形工艺的数据处理软件。利用该软件得到的成形数据信息,以Sn60/Pb40合金为试验材料,在280℃喷射温度、100k Pa喷射压力和200μm熔滴直径下,进行了打印沉积试验,打印成形结果与零件模型吻合较好,验证了数据处理软件的可行性,为金属微滴三维打印成形技术的发展奠定了基础。     

聚合物熔体微滴喷射装置设计

针对现有3D打印制造技术对材料种类与形状的限制,结合现有微滴喷射制造技术,设计出了一种由螺杆挤出建压系统,电磁铁驱动的机械冲击系统,加热系统,温控系统和三维移动平台组成的聚合物熔体微滴喷射装置,并介绍了其工作原理。采用PP(聚丙烯)粉料作为熔体微滴喷射装置试验用料,通过调节加热温度,螺杆转速,机械冲击脉冲频率,喷嘴和基台距离等工艺参数和机械参数,实现了均匀可控的熔体输送和熔滴喷射,极大的拓展了传统聚合物3D打印所需材料种类与形状限制。