添加剂及熔浸烧结对以铝为粘结剂的氧化铝SLS成型影响

论文摘要

传统的陶瓷制造工艺如浇注、模压、切削等需要与制件相配的模具等工具,而这些工具的生产制作通常都是费时费力的。因此,传统方法比较适合大规模的生产,以减少每个制件的成本。选择性激光烧结采用分层烧结思想,只需通过CAD软件对制件进行分层,不需模具即可实现复杂形状陶瓷零件的快速制造,在需要小范围生产时可显示出巨大的成本优势。由于A1氧化后即为Al2O3,以A1为粘结剂的A1203陶瓷选择性激光烧结后处理工艺相对简单,可节省制作程序及时间。但激光烧结成形后的制件经过高温烧结,铝氧化而出现体积膨胀现象,影响制件的精度并且降低了制件的强度。本文在以铝为粘结剂的Al203选择性激光烧结基础上,探讨了加入添加剂和浸渍烧结工艺对制件强度和精度的影响,以期在保持简单工艺的同时提高成型零件的精度和强度。主要研究内容和结果为：研究了平均粒度为75μm的A1粉粘结剂与平均粒度为3μmAl2O3粉均匀混合粉末的选择性激光烧结,在固定单层厚度为0.1mm和系统最密扫描间距的基础上分析了激光功率、扫描速度两个激光烧结参数和不同A1粉含量对成型件强度和精度的影响,并确定了本实验设备系统的最优工艺参数。分析了三种复合添加剂对高温烧结后成型件密度、抗弯强度和精度的影响,得出了如下的结论：高温烧结后制件有明显的体积收缩,制件强度增大、密度提高。通过高温无压烧结与熔浸烧结的对比,发现熔浸烧结可以减小由于加入复合添加剂而导致的高温烧结后成型件的体积收缩,大幅提高成型零件的精度。同时,熔浸烧结可以提高制件的密度,但使零件的强度有所降低。在最优的成型件精度下,可使密度达到2.2g/cm3,抗弯强度达到57.5MPa。本文研究表明,在合适比例复合添加剂和熔浸烧结工艺的辅助下,利用选择性激光烧结成型工艺,可以实现具有一定强度和尺寸精度要求的复杂形状氧化铝陶瓷零件的快速生产制造,这就为进一步推进以铝为粘结剂的氧化铝陶瓷选择性激光烧结走向实际应用提供了实验依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 快速成型技术概述
• 1.2 选择性激光烧结氧化铝技术研究现状
• 1.2.1 氧化铝选择性激光烧结实验原理及设备
• 1.2.2 激光烧结工艺参数
• 1.2.3 用于选择性激光烧结的材料
• 1.2.4 后处理工艺
• 1.3 课题的研究意义、目的和主要内容
• 1.3.1 课题的研究意义
• 1.3.2 课题的目的
• 1.3.3 研究的主要内容
• 2 实验材料与实验方案
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 粉末材料的选取
• 2.1.2 试验配方
• 2.1.3 粉末材料的制备
• 2.2 试验方案
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 实验设备
• 2.2.3 试验方法
• 2.3 成型零件的性能测试
• 2.3.1 线收缩率的测定与计算
• 2.3.2 抗弯强度的测定
• 2.3.3 密度的测定与计算
• 2.4 选择性激光烧结成型工艺确定
• 2.4.1 工艺参数的选取
• 2.4.2 铝含量的选取
• 2.4.3 氧化铝陶瓷粉末的选择性激光烧结工艺参数的确定
• 2.5 本章小结
• 3 添加剂和熔浸烧结对氧化铝选择性激光烧结的影响
• 3.1 以铝为粘结剂的氧化铝SLS成型件在无添加剂条件下烧结处理后的机械性能
• 3.2 研究添加剂对氧化铝SLS的影响
• 2、Y₂O₃的影响'>3.2.1 添加剂MgO、TiO₂、Y₂O₃的影响
• 2的影响'>3.2.2 添加剂CuO、TiO₂的影响
• 2、Y₂O₃的影响'>3.2.3 添加剂MgO、SiO₂、Y₂O₃的影响
• 3.3 熔浸烧结对选择性激光烧结的影响
• 3.3.1 熔浸烧结后的物质成分
• 3.3.2 熔浸烧结对SLS成型件机械性能的影响
• 3.4 样品图片
• 3.5 坯体的固定与强化
• 3.5.1 浸渗剂的固定与强化作用
• 3.5.2 低熔点固定剂的固定与强化作用
• 3.6 本章小结
• 4 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文