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1、华 中 科 技 大 学硕 士 学 位 论 文应 用 于 选 择 性 激 光 烧 结 的 尼 龙 粉 末 的 研 究姓 名 ： 王 龙 呈申 请 学 位 级 别 ： 硕 士专 业 ： 高 分 子 化 学 与 物 理指 导 教 师 ： 史 玉 升20070501华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘 要选 择 性 激 光 烧 结 （ SLS） 是 激 光 照 射 到 粉 末 材 料 表 面 使 之 相 互 粘 结 成 层 ， 并 层 层叠 加 成 型 的 一 种 快 速 制 造 技 术 。 本 文 主 要 研 究 了 用 于 选 择 性 激 光 烧 结 的 尼 龙 粉 末 材料 。选 择
2、 性 激 光 烧 结 成 型 中 ， 粉 末 材 料 的 性 能 直 接 影 响 烧 结 制 件 的 力 学 性 能 ， 尺 寸精 度 ， 目 前 开 发 出 的 尼 龙 粉 末 由 于 热 氧 稳 定 性 不 好 ， 可 循 环 使 用 的 次 数 过 低 ， 烧 结温 度 过 高 ， 烧 结 窗 口 温 度 过 小 等 缺 点 ， 所 烧 结 的 制 件 力 学 性 能 不 高 ， 尺 寸 精 度 也 不好 ， 所 以 研 究 出 一 种 粉 末 具 有 低 的 烧 结 温 度 ， 宽 的 烧 结 窗 口 温 度 ， 热 氧 稳 定 性 好 ，循 环 使 用 次 数 高 的 粉 末 具 有
3、 很 重 要 的 现 实 意 义 和 经 济 价 值 。采 用 了 溶 剂 沉 淀 法 在 尼 龙 12(nylon 12)中 添 加 助 剂 和 填 料 的 方 式 来 改 善 粉 末 的烧 结 性 能 和 烧 结 件 的 力 学 性 能 。 在 尼 龙 中 添 加 助 剂 改 善 其 烧 结 性 能 ， 通 过 加 入 不 同增 塑 剂 和 热 稳 定 剂 ， 并 配 合 加 入 成 核 剂 制 备 了 尼 龙 粉 末 ， 实 际 试 验 证 明 ， 助 剂 的 加入 改 善 了 粉 末 的 烧 结 性 能 ， 并 大 幅 的 提 高 了 粉 末 的 循 环 使 用 次 数 ,最 佳 的
4、助 剂 加 入 比例 为 2wt N-乙 撑 双 硬 酯 酰 胺 (N-EBS)、 2wt 硬 酯 酸 锌 、 30wt 玻 璃 微 珠 和 0.8wt的 1098/168 复 合 体 系 .确 定 了 粉 末 的 烧 结 工 艺 参 数 ,激 光 功 率 为 15w,扫 描 速 度 为 2000mm/s,烧 结 层 厚 为0.15mm.烧 结 所 得 制 件 的 所 得 到 的 烧 结 件 的 密 度 、 拉 伸 强 度 、 弯 曲 强 度 及 模 量 和 热 变形 温 度 分 别 达 到 0.98g/cm3、 44MPa、 50.8MPa、 1.36GPa、 52 。通 过 溶 剂 沉 淀
5、 法 将 钛 酸 钾 晶 须 （ PTW） 包 覆 在 尼 龙 中 ， 制 备 了 尼 龙 12/钛 酸 钾 晶须 复 合 粉 末 材 料 ， 对 粉 末 和 烧 结 制 件 的 表 征 表 明 ， 晶 须 的 加 入 可 大 幅 提 高 材 料 的 拉伸 强 度 ， 弯 曲 强 度 和 弯 曲 模 量 ， 而 对 冲 击 强 度 的 影 响 比 加 入 玻 璃 微 珠 的 要 小 ， PTW 最佳 加 入 量 为 20wt 。 扫 描 电 镜 （ SEM） 对 烧 结 件 的 断 面 的 形 貌 分 析 表 明 PTW 最 多 不 能超 过 20wt ， 过 多 的 晶 须 不 易 分 散
6、， 影 响 制 件 的 力 学 性 能 。关键词：快速成形 ， 选 择 性 激 光 烧 结 ， 尼 龙 12 ， 钛 酸 钾 ， 改 性 ， 增 强I华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractSelective laser sintering (SLS) is a rapid prototyping technology in which athree-dimensional object is created layer by layer from heat-fusible powdered materialswith LASER. This paper develope
7、d several kinds of nylon 12 powder applied in selectivelaser sintering.In SLS, mechanical property and dimensional stability is greatly affected by propertyof powder used in SLS. At presents, there are some shortcomings in powder such asthermal-oxidative stability, narrow sintering window temperatur
8、e and poor powderrecycling characteristic, which would induce the poor mechanical properties and lowdimensional stability. As the reason above, it will bring a lot of benefits to develop powderwith low sintering temperature, wide sintering window temperature, excellentthermal-oxidative stability and
9、 good powder recycling characteristic.Sintering property of powder and mechanical property of fabricated parts wereimproved by preparing nylon powder with addictive and fillers. The plasticizer, heatstabilizer and nucleating agent were used in preparing nylon 12 powders. The sinteringproperty and po
10、wder recycling characteristic were greatly improved. The determined ratioof additives was 2wt% N-EBS, 2wt% Zinc Stearate, 30wt%glass filler (GF) and 0.8wt%1098/168.Sintering parameters of powder was determined, laser power was 15W, laserscanning speed was 2000mm/s, layer thickness was 0.15mm. The de
11、nsity, tensile strength,bend strength, bend modulus and thermal deformation temperature of fabricated part was0.98g/cm3,44MPa,50.8MPa,1.36GPa and 52 respectively.Potassium Titanate Whiskers (PTW) reinforced nylon 12 composite were preparedby wrapping PTW in nylon 12 particles via dissolvent-precipit
12、ation method.Characterization of powder and fabricated parts induced that PTW improved tensilestrength, bend strength and bend modulus of fabricated parts and made the lesser impactstrength descend than glass filler did, the best ratio of PTW in composite powder is20wt%.SEM image of fabricated parts
13、 impact fracture indicated that PTW over 20wt% innylon 12 could not be well dispersed, which will induce descending of mechanicalproperties of parts.Key words: Rapid prototyping, Selective laser sintering, Nylon 12, Potassium Titanatewhiskers, Modified, ReinforcedII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作
14、及取得的研究 成 果 。 尽 我 所 知 ， 除 文 中 已 经 标 明 引 用 的 内 容 外 ， 本 论 文 不 包 含 任 何 其 他 个 人 或集 体 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 。 对 本 文 的 研 究 做 出 贡 献 的 个 人 和 集 体 ， 均 已 在文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本 人 完 全 意 识 到 本 声 明 的 法 律 后 果 由 本 人 承 担 。学 位 论 文 作 者 签 名 ：日 期 ： 年 月 日学位论文版权使用授权书本 学 位 论 文 作 者 完 全 了 解 学 校 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定
15、 ， 即 ： 学 校 有 权保 留 并 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 印 件 和 电 子 版 ， 允 许 论 文 被 查 阅 和 借 阅 。本 人 授 权 华 中 科 技 大 学 可 以 将 本 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检索 ， 可 以 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存 和 汇 编 本 学 位 论 文 。保 密 ， 在 _年 解 密 后 适 用 本 授 权 书 。本 论 文 属 于不 保 密 。（ 请 在 以 上 方 框 内 打 “ ”）学 位 论 文 作 者 签 名
16、 ： 指 导 教 师 签 名 ：日 期 ： 年 月 日 日 期 ： 年 月 日(Selective Laser Sintering)是 典 型 的 快 速 成 型 2（ Rapid华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文1 绪 论1.1 激光烧结原理选 择 性 激 光 烧 结 SLS 1Prototyping， RP） 方 法 之 一 。 它 应 用 分 层 制 造 思 想 ， 以 固 体 粉 末 材 料 直 接 成 型 三 维实 体 零 件 ， 不 受 零 件 形 状 复 杂 程 度 的 限 制 ， 不 需 要 任 何 的 工 装 模 具 ， 将 CAD 模型直接 转 换 为 实 体 原 型 件 3-5。 从 理 论 上 来 说 ， 任 何 受 热 后 能 够 粘 结 的 粉 末 都 可 以 用 作 SLS烧 结 的 原 材 料 ， 其 范 围 已 覆 盖 高 分 子 、 陶 瓷 、 金
