课题组毕业论文荣获《2018年西安交通大学优秀硕士学位论文》！
发布时间：2018-10-12
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- 2018-10-12
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- 课题组毕业论文荣获《2018年西安交通大学优秀硕士学位论文》！
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论文题目：
尼龙复合材料选区激光烧结工艺规划及应用研究
摘要：
随着复合材料选区激光烧结工艺的发展，出于对材料多功能性的追求，复合材料体系也不断扩大，其中以尼龙复合材料为主要代表。因为不同的材料体系对烧结工艺的需求不同，所以此前的复合材料工艺探索只能依靠不断的实验尝试和经验积累。为了解决烧结工艺选择的难题，本文改进现有的选区激光烧结数值分析模型，提出复合材料烧结工艺预测方法，实现快速的工艺匹配，有效节约工艺的时间和材料成本。探索多相复合材料选区激光烧结工艺中的热传递过程。以尼龙/碳纤维和尼龙/氯化钠两种典型的复合材料为例，通过建立新的体光源数学模型，模拟烧结的热传递过程。提出复合粉末特性测试方法，体现不同复合材料在热学及光学特性方面的差异。在此基础上，将热物理模型与材料属性结合，获得对应的空间温度场分布特征，为不同复合材料的工艺优化提供参考。建立多相复合材料选区激光烧结工艺参数预测策略，实现功能驱动的工艺优化。以数值仿真计算结果为依据，结合材料最初的功能需求，对两种复合材料分别进行工艺参数规划，缩小工艺研究范围。对于碳纤维增强尼龙，得到最高的单轴拉伸强度为63.8MPa、拉伸模量6.5GPa，相比于纯尼龙分别提高50%和300%以上。由尼龙/氯化钠材料体系制备的多孔尼龙最高孔隙率高达59%，并总结出多孔材料综合性能控制方法，获得稳定、可靠的烧结工艺控制方案。开展选区激光烧结尼龙复合材料应用研究。通过权衡材料性能与效率，选择合适的成形工艺进行轻质复合材料和多孔微滤材料的选区激光烧结制造。针对轻质复合材料仪器支架零件特殊的工作环境，对材料的综合性能进行全面评估。其次开展仪器支架结构的拓扑优化设计，优化后的支架不但实现减重47%，而且能通过2kN的静载荷，并具有良好的高频减振特性。对于多孔微滤材料，采用粒径分析的手段，发现滤芯对粒度在35.9-82.1μm之间的颗粒的过滤效率为95.6%，且有效过滤精度达到了17.6μm，可作为一般过滤设备的前置预过滤材料。基于热传递过程分析的选区激光烧结工艺规划实现了材料设计与应用研究高效衔接，充分体现选区激光烧结在功能化改性、结构轻量化、快速开发等方面的技术优势。获奖证书：
