【摘 要】
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选择性激光烧结技术(Selective Laser Sintering,SLS)作为一种增材制造技术,无需模具和支撑结构,可实现复杂形状零件的小批量快速生产。SLS技术所用原材料来源广泛,种类繁多,但成
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选择性激光烧结技术(Selective Laser Sintering,SLS)作为一种增材制造技术,无需模具和支撑结构,可实现复杂形状零件的小批量快速生产。SLS技术所用原材料来源广泛,种类繁多,但成本较高,限制其发展。木塑复合材料价格低廉、绿色环保,是一种新型的SLS材料,为提高其力学性能,扩大其在SLS领域的应用范围,选取工业级碳纳米管(CNT)作为增强体来提高木塑复合材料的力学性能。 本文选用松木粉、聚醚砜树脂(PES)和工业级CNT作为原材料,按设计的混粉工艺流程制备工业级碳纳米管/木塑复合粉体。利用差示扫描量热仪(DSC)测定复合粉体的玻璃化转变温度,作为选择预热温度的依据,并通过多次单层烧结试验确定复合粉体激光烧结的可行工艺参数。通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合粉体和SLS制件的微观组织形貌,分析在烧结过程中颗粒形态的演变过程;经过对复合材料烧结机理的研究,建立工业级碳纳米管/木塑复合材料的烧结机理示意图,为SLS制件力学性能的进一步优化提供理论支持和依据。 探究CNT的含量、CNT的分散性和木粉粒径对碳纳米管/木塑复合材料制件的力学性能的影响。选用含量分别为0.05%、0.1%和0.15%的CNT制备碳纳米管/木塑复合粉体,并进行SLS试验,对SLS制件进行力学性能测试和SEM观察。发现当CNT含量为0.1%时,与未添加CNT的SLS制件相比,力学性能明显提升。为改善CNT的团聚现象,采用超声波分散法对CNT进行分散处理,通过SEM观察发现当CNT的分散性变好时,只需较少含量的CNT即可使SLS制件达到较高的力学性能。选用三种不同粒径(100目、150目和200目)的木粉制备碳纳米管/木塑复合材料,研究木粉粒径对SLS制件力学性能的影响,发现当木粉粒径为100目时,SLS制件的力学性能最优。本文的研究对推动木塑复合材料在SLS领域的应用具有重要的理论意义和工程价值。
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