碳纖維增強(qiáng)覆膜砂選擇性激光燒結(jié)成型性能研究.pdf

1、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（Selective Laser Sintering，SLS）是快速成型技術(shù)（Rapid prototyping technology，RP）中的一個(gè)重要分支，因其成型材料的多樣性、無需專用工具且不受零件形狀復(fù)雜程度的限制等優(yōu)勢，在航空航天、汽車、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。將選擇性激光燒結(jié)技術(shù)與精密鑄造技術(shù)相結(jié)合，可以減少木模、模樣等的設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)砂型/芯的一體化，制造出技術(shù)要求更高的復(fù)雜鑄件。目前 SLS快

2、速成型燒結(jié)件存在初強(qiáng)度低，潰散性較差等問題，限制了其在精密復(fù)雜鑄件上的應(yīng)用。本文以碳纖維為增強(qiáng)材料，覆膜砂為基體材料，對碳纖維增強(qiáng)覆膜砂選擇性激光燒結(jié)成型性能進(jìn)行研究，主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　采用氣相氧化、濃硝酸氧化及濃硝酸與硅烷偶聯(lián)劑共同處理三種不同的表面改性方法對碳纖維表面進(jìn)行改性處理，研究了不同改性處理的碳纖維對覆膜砂SLS燒結(jié)件初強(qiáng)度及后固化強(qiáng)度的影響，通過微觀形貌發(fā)現(xiàn)，濃硝酸與偶聯(lián)劑共同改性處理后的碳纖維溝槽刻蝕

3、和粗糙程度較其他改性方法更為顯著，有利于提高碳纖維與覆膜砂基體之間的結(jié)合，并且在覆膜砂中能夠?qū)崿F(xiàn)均勻分布，通過力學(xué)性能測試，抗拉初強(qiáng)度和抗彎初強(qiáng)度分別為：0.372MPa和0.56MPa，后固化抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度分別為6.385MPa和8.011MPa。
　　通過添加不同比例的碳纖維，研究了碳纖維含量對燒結(jié)件初強(qiáng)度、后固化強(qiáng)度、潰散性、發(fā)氣量及透氣性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在覆膜砂中添加3wt％的碳纖維有利于提高燒結(jié)件的初強(qiáng)度，燒結(jié)

4、件的抗拉初強(qiáng)度和抗彎初強(qiáng)度比未添加碳纖維的覆膜砂分別提高了23.18%和31.46%。在一定范圍內(nèi)，隨著碳纖維含量的增加，后固化強(qiáng)度先增加后迅速降低，并在碳纖維含量為3wt%時(shí)達(dá)到最高，其后固化抗拉強(qiáng)度和后固化抗彎強(qiáng)度比未添加碳纖維的覆膜砂分別提高了24.71%和23.13%；焙燒溫度在280℃時(shí)，覆膜砂的殘余強(qiáng)度隨碳纖維含量的增加先增大后降低，當(dāng)焙燒溫度達(dá)到380℃以上時(shí)，覆膜砂的殘余強(qiáng)度隨著碳纖維含量的增加而降低；碳纖維的加入對覆膜