新型选择性激光烧结金属粉末材料及其成形工艺的研究

摘要

用快速成形技术快速制造出高性能的复杂金属件,是利用快速成形实现快速制造的最高目标,具有广阔的应用前景.在现有的快速成形系统中,用SLS系统制造金属件最有发展前途,它有两条技术路线,直接烧结金属粉末成形金属件,这也是目前世界上研究的热点和难点;还可以烧结覆膜金属粉末间接成形金属件,这项技术国外已经商业化,但由于技术垄断和保密,中国难以掌握和应用.该课题的目的就是研究SLS用新型纯金属粉末和覆膜金属粉末烧结材料及其相应的成形工艺,成形金属功能件.主要研究内容和结果如下:首次全面研究了影响烧结体强度的因素.提出了自加热的新思想,在成形材料中加入能放出热能的材料,该材料在激光束的作用下,引发放热反应,放出的热量对该点进行自加热,这样通过两次加热,可避免在激光束移走后立即降温,使液相存在的时间延长,从而达到增加强度的目的.提出了二次烧结后渗环氧树脂的分步增加烧结体强度新的后处理方法.制定了用能挥发的溶剂稀释聚合物材料的覆膜工艺方法,选择了合适的原材料,制成覆膜金属粉末材料.提出了在SLS系统上应用热传导式预热方式的设想,并设计出预热装置,其加热功率分布均匀,总加热功率小,热效率高,采取的隔热措施合理,实际测量和烧结效果表明,这种预热装置的预热温度场更均匀,预热效果好,隔热效果好,减少了预热对SLS系统精度的不利影响.这种预热装置可以满足SLS系统的预热要求.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题的提出

1.2 SLS成形用金属粉末材料及其成形工艺发展的现状

1.3课题的来源及其研究意义

1.4课题的目标和研究的主要内容

2影响直接成形金属烧结体强度因素的研究

2.1金属粉粒间微观联结强度的研究

2.2烧结体力学性能的非均匀性

2.3影响烧结体强度的因素

2.4采取的措施

2.5本章小结

3激光点燃自蔓延高温合成的研究

3.1自蔓延高温合成的研究及发展概况

3.2激光点燃SHS点燃时间的试验研究

3.3激光点燃SHS反应点燃时间的理论研究

3.4本章小结

4自加热金属粉末材料及其成形工艺的研究

4.1自加热金属粉末材料的研究

4.2自加热金属粉末材料成形工艺

4.3本章小结

5自加热金属粉末材料成形体精度和强度的研究

5.1成形件精度的研究

5.2成形工艺对烧结体强度的影响

5.3后处理工艺的研究

5.4本章小结

6覆膜金属粉末材料及其烧结和后处理工艺的研究

6.1覆膜金属粉末材料的制备

6.2覆膜金属粉末成形工艺的试验研究

6.3覆膜金属粉末烧结体热降解工艺的研究

6.4增加烧结体强度后处理方法的研究

6.5本章小结

7预热装置及其在SLS直接成形金属件过程中作用的研究

7.1预热装置的设计

7.2预热试验

7.3金属粉末的烧结试验及分析

7.4本章小结

8结论与展望

8.1全文总结

8.2未来展望

致谢

参考文献

附录1(在攻读博士学位期间以第一作者发表的学术论文)

附录2：“选择性激光烧结快速成形技术及系统(HRPS-Ⅲ)”鉴定意见