發(fā)布時間：2020-06-22 12:56

【摘要】：金屬3D打印技術(shù)目前在航空和醫(yī)療等高端領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,而在民用消費領(lǐng)域,3D打印技術(shù)能以其省材、可成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)及個性化制造的特點,也為制造高附加值的創(chuàng)新性產(chǎn)品提供了技術(shù)手段。在珠寶首飾行業(yè)急需3D打印先進制造技術(shù)來提升產(chǎn)品創(chuàng)新能力和附加值,不斷滿足消費者的個性化需求的背景下,而激光及電子束打印面臨存在成形性能缺陷、成本昂貴及可打印材料限制的突出問題,金屬漿料噴射3D打印成形技術(shù)提供了珠寶首飾高性價比的先進制造創(chuàng)新思路。為了生產(chǎn)具有更復(fù)雜結(jié)構(gòu),優(yōu)異的物理和化學(xué)性能的金屬或合金組分,必須探討和優(yōu)化金屬漿料噴射3D打印的關(guān)鍵技術(shù)及工藝控制機理。本課題以銅漿料為研究對象,運用實驗研究與理論分析相結(jié)合的方法,研究了金屬漿料噴射3D打印成形微小型金屬三維結(jié)構(gòu)所涉及的材料制備、成形性能控制和脫脂燒結(jié)工藝等過程中的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題,重點研究了打印參數(shù)對三維結(jié)構(gòu)成形的影響規(guī)律以及脫脂動力學(xué)及燒結(jié)工藝優(yōu)化等問題。本研究首先通過設(shè)計不同層高、回縮值和擠出量參數(shù)下的打印試驗,表征漿料的黏度,單層高度、回縮距離和擠出量對成形性能的影響,揭示了金屬漿料噴射3D打印成形影響因素及控制機理;然后分析了銅漿料熱脫脂傳質(zhì)途徑,引入擴散系數(shù),闡明了銅漿料脫脂動力學(xué)問題,計算出了脫脂化學(xué)反應(yīng)對應(yīng)的活化能和指前因子。最后,基于成形控制分析與脫脂機理的研究,設(shè)計了不同熱參數(shù)下的燒結(jié)試驗,通過表征密度、硬度、孔隙率和微觀形貌等性能,揭示了銅漿料樣品燒結(jié)工藝與成形性能控制規(guī)律。綜合金屬漿料噴射3D打印成形影響因素及控制分析、金屬漿料噴射3D打印樣品傳質(zhì)機制及動力學(xué)問題研究與銅漿料樣品燒結(jié)工藝與成形性能的探討,為金屬漿料噴射3D打印成形微小復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)奠定了理論與技術(shù)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.73;TS934.3
【圖文】：

使用的材料還不到傳統(tǒng)模式的一半， 打印技術(shù)作為整個 3D 打印技術(shù)領(lǐng)域中最前沿重要發(fā)展方向。根據(jù)金屬粉末的添加模式，可① 利用激光熔化預(yù)先鋪置好的金屬粉末，此及科研院所廣泛運用，包括使用激光照射噴同步運行的激光工程化凈成形(Laser Enginee此方法目前在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛；② 激光選區(qū)熔術(shù)［10］；③ 電子束熔化(Electron Beam Melting，預(yù)先鋪置好的金屬粉末，此方法與第一種技術(shù)源不同。④ 金屬漿料噴射 3D 打印技術(shù)（Meta是一項低成本新型技術(shù)，本研究主要針對該技凈成形技術(shù)( LENS)

圖 1-2 LENS 成形的鈦合金構(gòu)件Fig. 1-2 Titanium alloy parts formed by LENS子束熔化技術(shù)(EBM).2.1 電子束熔化技術(shù)原理對磁偏轉(zhuǎn)線圈的操控來使金屬材料成形,而通過凝聚的高能量電熔化熱源來對材料粉末進行熔融的金屬材料快速成形技術(shù)，稱為子束的工作環(huán)境為真空環(huán)境，通過這樣的環(huán)境來防止材料金屬粉結(jié)過程中氧化[20]。由于這種利用電子束作為熔化熱源的技術(shù)擁,美國國家航空航天局的研究中心、清華大學(xué)的相關(guān)研究機構(gòu)、A心、以及美國麻省理工學(xué)院，都先后研制出了自己的 EBM 制造系A(chǔ)rcam 公司研制的制造系統(tǒng)與激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)類似,都是通過高子束來對在工作平臺上的材料金屬粉末進行熔融燒結(jié)；美國麻省空航天局研究中心所研究出的 EBM 制造系統(tǒng)，在其設(shè)備的工作

【參考文獻】

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本文編號：2725704