将选区激光烧结（SLS）技术应用于聚醚醚酮（PEEK）等高性能聚合物的制备，为严苛使用条件下复杂构件的制造提供了一种新的选择。研究了SLS制备PEEK材料的微观结构、成形缺陷与力学性能之间的关系。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和微计算机断层扫描（Micro-CT）对SLS制备的PEEK样品进行微观结构和成形缺陷的分析表征，包括结晶程度、孔隙、未熔合缺陷等。使用万能材料试验机进行室温力学性能测试，并与传统注塑（IM）样品对比。研究结果表明，SLS制备的PEEK样品具有较高的结晶度，其弹性模量和耐热性皆优于IM PEEK，但SLS PEEK样品的强度和塑性较IM PEEK低，拉伸强度为（86.5±3.3）MPa，弯曲强度为（161.9±23.7）MPa，断裂伸长率仅为（2.1±0.2）%。结合断口形貌观察和Micro-CT缺陷分析，对SLS制备过程中缺陷的形成机理及其对力学性能的影响作用进行了讨论，SLS成形过程中产生的层间大尺寸缺陷是导致强度较低和延展性较差的主要原因。
激光技术 选区激光烧结 聚醚醚酮 缺陷 力学性能 微计算机断层扫描 中国激光
2023, 50(20): 2002305
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100864
3 3.中国科学院 金属研究所, 沈阳 110016
4 4.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 宁波 315201
Al/SiC是SiC基复合材料, 具有优异的力学性能和热学性能, 在大功率电子器件、5G基站关键冷却组件、电动汽车、高速刹车片、空间探测器操作装置等相关领域具有不可替代的作用。传统制备工艺的局限性使得近净成形的无压浸渗法成为制备Al/SiC复合材料的一种较好的方法。得到高质量的碳化硅(SiC)陶瓷素坯是熔渗技术的先决条件, 选区激光烧结技术是获得高质量陶瓷素坯的一种新方法。该方法具有快速、高效的优点, 无需模具即可成型制备大规模、复杂形状部件。本研究以热塑性酚醛树脂为黏结剂, 利用机械混合与喷雾造粒的方法制备了复合粉体, 采用选区激光烧结技术制备SiC素坯, 制备了黏结剂体积分数低至15%的样品, 并对其力学性能和微观结构进行表征。当树脂含量增大到体积分数25%时, SiC坯体的强度增量为702.1%。对于喷雾造粒粉体制备的样品而言, 喷雾干粉的多孔结构使得SiC生坯的孔隙率较高(71.18%), 导致生坯强度下降。
Al/SiC 选区激光烧结 素坯 微结构 Al/SiC selective laser sintering green body microstructure
选区激光烧结(SLS)是重要的3D 技术之一。烧结高分子材料成型过程中，材料的不均匀收缩导致制件翘曲变形及尺寸减小。而在烧结过程中工艺参数起着主要影响作用。激光烧结聚丙烯(PP)复合粉末成型过程中，采用各工艺参数不同水平组合烧结成型制件；用灰色关联分析法(GRA)研究工艺参数对成型精度的影响。结果表明，对于翘曲量及尺寸精度最重要的影响因子为扫描速度。综合工艺参数对翘曲量和尺寸误差的影响，得到激光烧结PP 制件的优化工艺参数：扫描速度为1.9 m/s，激光功率为16.5 W，铺粉厚度为0.15 mm，扫描间距为0.12 mm。
激光技术 选区激光烧结 成型精度 灰色关联分析 优化工艺参数 激光与光电子学进展
2014, 51(12): 121406
1 九江学院, 江西 九江 332005
2 华东交通大学, 江西 南昌 330034
选区激光烧结是3D打印技术的重要分支。选用适合的工艺参数进行激光烧结聚丙烯粉末成型, 但粉末颗粒之间粘接不够充分, 制件内部孔隙较多、强度较低, 必须改善。选用适合工艺参数实现激光烧结聚丙烯粉末成型并进行增强, 综合考虑增强渗透效果和对制件冲击强度性能的影响, 按照配比配制适合聚丙烯SLS制件的增强后处理剂, 其渗透性好, 并提高了制件的性能。实验结果表明, 增强SLS聚丙烯制件的拉伸强度为7 MPa, 拉伸强度比7.8。研究为SLS应用提供了一定基础。
选区激光烧结 聚丙烯 增强 拉伸强度 selective laser sintering polypropylene enhance tensile strength
1 哈尔滨工程大学 光信息科学与技术系，哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系，哈尔滨 150001
3 南昌航空大学 光电信息中心，南昌 330063
采用有限元方法，考虑实际的边界条件和热物性参量的变化，对Al2O3覆膜陶瓷粉末的选区激光烧结过程瞬态三维温度场进行动态模拟.通过比色测温法对红外热成像系统的发射系数进行修正后，对选区激光烧结过程瞬态温度场进行测试.数值模拟和实测结果显示，两者吻合较好.
选区激光烧结 有限元 瞬态温度 动态模拟 红外热成像 Selective laser sintering Finite element method Transient temperature Dynamic simulation Infrared thermo image
第四军医大学口腔医院修复科, 陕西 西安 710032
探索了选区激光烧结(SLS)技术制作鼻赝复体蜡模型的可行性。通过结构光扫描、计算机辅助设计(CAD)制作患者的鼻赝复体数字化模型; 应用特定工艺参数进行选区激光烧结,制作出鼻赝复体蜡型。经测量评价加工精度及临床试戴,蜡型具有良好的外形和精度,达到了临床应用的制作要求。将蜡型翻制成最终的硅橡胶赝复体,获得了满意的临床效果。该技术与临床常规方法相比,节约了时间和材料,简化了工艺步骤,实现了数字化、无模化制作,为颌面赝复体自动化加工制作开辟了一种新的方法。
激光技术 仿真修复 选区激光烧结 赝复体
1 南昌航空工业学院材料科学与工程学院, 江西 南昌 330063
2 南京航空航天大学材料科学与技术学院, 江苏 南京 210016
当扫描间距一定时,选区激光烧结(SLS)成型的激光能量密度和激光功率(P)与扫描速度(V)的比值(P/V)成正比。为了研究激光能量密度对烧结试件致密度和显微结构的影响,分别对不同P/V比值及相同P/V比值但不同P值和V值条件下激光烧结试件的致密度进行了研究,并利用扫描电镜(SEM)分析研究了烧结试件的表面形貌和显微结构的变化。研究发现,在P/V值达到1 W/37.7 mm·s-1以前时,烧结试件的体积密度随着P/V值的增加而提高,试件表面越来越光滑,气孔数量及尺寸减小；随着P/V值进一步地提高,由于聚苯乙烯的降解,产生了大量的烟气,体积密度基本上没有提高,反而有可能会出现下降的趋势,气孔未见明显减少；在P/V值等于1 W/32 mm·s-1时,随着P和V值的同时增加,烧结试件的体积密度有下降的趋势,内部气孔增多,气孔尺寸变大。综合考虑激光器使用寿命及加工效率等因素,较佳的成型工艺参数选择为激光烧结功率28 W,扫描速度1120 mm/s,铺粉厚度0.1 mm,扫描间距0.2 mm,预热温度95 ℃。
激光技术 能量密度 选区激光烧结 P/V值 体积密度 显微结构
1 四川大学,制造科学与工程学院,成都,610065
2 中国工程物理研究院,机械制造工艺研究所,绵阳,621900
在考虑随温度变化而变化的热传导、比热容等热物性参数的作用下,建立了直接金属多道烧结的三维有限元分析模型.采用先进行温度场分析、再进行应力场分析的间接热力耦合策略.模拟结果显示,随着烧结过程的进行,由于已烧结部分的影响,最大热应力有减小的趋势;在扫描烧结道的前方有比后方更大的应力分布,这与实验结果相吻合.
快速原型制造 选区激光烧结 数值模拟 有限元分析 热应力场
1 南京航空航天大学材料科学与技术学院,江苏 南京 210016
2 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,四川 绵阳 621900
优化工艺参数(激光功率275～425 W,扫描速率0.04～0.06 m/s,扫描间距0.15～0.30 mm),对多组份铜基金属粉末(组份包括纯Cu,预合金CuSn和预合金CuP)进行了选区激光烧结(SLS)实验,其成形机制为粉末部分熔化状态下的液相烧结机制。在保证适宜的成形机制的前提下,研究了激光功率、扫描速率、扫描间距、铺粉厚度等工艺参数对烧结组织及性能的影响。结果表明,适当增加激光功率或减小扫描速率能改善烧结致密度及组织连续性。减小扫描间距致使烧结线从断续分布连续转变为较为平整的结合状态,组织致密性及均匀性显著提高。减小铺粉厚度有利于改善层间结合性;但最小铺粉厚度需适当选择,否则会因凝固收缩效应及铺粉不均匀性而降低烧结致密度。
激光技术 选区激光烧结 铜基金属粉末 液相烧结 工艺参数
