3D打印异质多层材料界面结合强度分析

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoyezi422
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3D打印技术在电子工程领域应用广泛,例如,以UV树脂作为封装材料,能够选择性地在电路板表面打印出具有保护特性的三维封装实体。由于树脂和基板间材料性能的差异,其间结合强度直接影响电子元件的使用寿命,因此,分析和提高UV树脂与基材之间的界面结合性能,具有重要的实际意义。本文以直写型3D打印(DIW)结合的铝合金基底树脂复合层状材料作为研究对象,对不同材料间界面结合强度进行了数值模拟与试验研究。(1)通过纳秒激光在铝合金表面进行微沟槽结构的制备,通过改变激光参数对微沟槽结构形貌和尺寸进行调整,使基底表面具有了一定的粗糙结构和良好的超亲水性,产生了机械结合界面,使树脂材料可以更好在金属基底表面铺展。得到了最优润湿性的激光参数为激光功率12W,扫描速度200mm/s,填充间隙为0.01mm。(2)通过数显拉开法和划格法对铝合金基底树脂复合层状材料界面间结合强度进行了定量与定性的测量与分析。在相同3D打印工艺参数下,铝合金表面沟槽结构零件比无织构零件表面界面结合强度平均增加近20%。成功的验证了具有良好的亲水性的微沟槽结构表面可以增加层间结合力。(3)为了进一步探究表面微结构对界面结合力的影响,通过ABAQUS有限元仿真软件建立剥离试验仿真模型,分别考虑树脂与基体的材料属性,并通过内聚力模型表征树脂与铝合金基底间的结合强度,分析不同表面微结构对界面间结合力的影响,为提升界面结合强度提供重要理论依据。
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