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第1章 选择性激光快速成形技术概述1

1.1 选择性激光烧结技术1

1.2 选择性激光熔化技术2

参考文献4

第2章 高分子粉末材料的选择性激光烧结快速成形技术5

2.1 高分子粉末材料的选择性激光烧结成形机理5

2.1.1 激光的能量输入特性6

2.1.2 高分子粉末材料的激光烧结成形机理12

2.2 高分子粉末材料特性对选择性激光烧结成形过程的影响16

2.2.1 表面张力对SLS成形过程的影响16

2.2.2 粒径对SLS成形过程的影响17

2.2.3 粒径分布对SLS成形过程的影响18

2.2.4 粉末颗粒形状对SLS成形过程的影响19

2.2.5 黏度对SLS成形过程的影响20

2.2.6 高分子材料本体的力学性能对SLS成形件性能的影响24

2.2.7 聚集态结构对SLS成形过程的影响25

2.3 选择性激光烧结高分子粉末材料的制备及组成29

2.3.1 高分子粉末材料的制备29

2.3.2 SLS高分子材料的组成31

2.3.3 SLS高分子材料制备工艺35

2.4 非晶态高分子粉末材料的选择性激光烧结成形与后处理工艺35

2.4.1 PS粉末材料的SLS成形与后处理工艺36

2.4.2 PC粉末材料的SLS成形与浸渗树脂后处理工艺54

2.5 晶态高分子粉末材料的选择性激光烧结成形工艺61

2.5.1 尼龙12粉末材料的制备61

2.5.2 尼龙12粉末材料的SLS成形工艺74

2.5.3 尼龙12粉末材料SLS成形件的性能78

2.6 机械混合尼龙12／无机填料复合粉末材料的选择性激光烧结成形工艺81

2.6.1 尼龙12／微米级填料复合粉末材料81

2.6.2 尼龙／累托石复合粉末材料93

2.7 溶剂沉淀尼龙12／无机填料复合粉末材料的选择性激光烧结成形工艺104

2.7.1 尼龙12／钛酸钾晶须复合粉末材料104

2.7.2 尼龙12／铝复合粉末材料112

2.7.3 尼龙12／纳米二氧化硅复合粉末材料124

2.8 尼龙／聚苯乙烯合金粉末材料的制备及选择性激光烧结成形工艺135

2.8.1 物理混合PS和PA粉末材料的SLS成形试验135

2.8.2 PS/PA高分子合金增容剂的制备136

2.8.3 PS/PA高分子合金的制备及其配方试验研究138

2.9 高性能高分子／金属复合零部件的选择性激光烧结间接成形142

2.9.1 尼龙12覆膜金属粉末的制备与表征143

2.9.2 聚合物／金属复合粉末的激光烧结过程分析145

2.9.3 选择性激光烧结成形148

2.9.4 初始形坯的后处理153

参考文献165

第3章 陶瓷粉末材料的选择性激光烧结快速成形技术169

3.1 选择性激光成形陶瓷零部件的意义169

3.2 选择性激光烧结成形陶瓷零部件的研究现状169

3.2.1 陶瓷粉末所用的黏结剂170

3.2.2 陶瓷粉末的SLS成形与后处理工艺171

3.3 Al2O3陶瓷制件的选择性激光烧结间接成形工艺172

3.3.1 Al2O3粉末的确定172

3.3.2 Al2O3粉末所用黏结剂种类的确定173

3.3.3 环氧树脂的特性分析173

3.3.4 Al2O3粉末中环氧树脂含量的确定175

3.3.5 间接SLS成形用Al2O3粉末的制备176

3.3.6 Al2O3粉末的SLS成形工艺176

3.3.7 Al2O3陶瓷SLS制件的后处理179

3.3.8 Al2O3陶瓷制件的性能191

3.4 SiC陶瓷零部件的选择性激光烧结间接成形工艺195

3.4.1 成形材料195

3.4.2 成形工艺197

3.4.3 后处理200

参考文献212

第4章 覆膜砂选择性激光烧结快速成形技术及应用215

4.1 覆膜砂的选择性激光烧结成形机理与特征研究216

4.1.1 覆膜砂的选择性激光烧结成形概述216

4.1.2 实验216

4.1.3 覆膜砂的固化机理216

4.1.4 覆膜砂的固化动力学218

4.1.5 覆膜砂的激光烧结固化特性分析220

4.1.6 覆膜砂的激光烧结特征223

4.2 覆膜砂的选择性激光烧结快速成形工艺与性能研究226

4.2.1 覆膜砂SLS成形失败的原因分析226

4.2.2 覆膜砂性能对SLS成形过程的影响226

4.2.3 覆膜砂的SLS成形工艺229

4.2.4 SLS覆膜砂型（芯）的后固化237

4.2.5 发气量与透气率237

4.2.6 SLS覆膜砂型（芯）的尺寸精度238

4.3 应用实例239

4.3.1 复杂液压阀体的制造239

4.3.2 气缸盖的制造244

4.3.3 其他砂型（芯）的SLS成形246

参考文献247

第5章 选择性激光烧结间接快速成形金属零部件及应用248

5.1 金属粉末激光烧结成形原理248

5.1.1 粉末黏结成形的热力学原理248

5.1.2 激光种类与成形机理250

5.2 选择性激光烧结用金属粉末254

5.2.1 高分子黏结剂系统254

5.2.2 黏结剂添加方式与黏结原理256

5.2.3 典型黏结剂分析260

5.2.4 金属粉末材料261

5.2.5 SLS间接成形金属粉末的制备方法264

5.3 选择性激光烧结成形工艺265

5.3.1 SLS成形工艺参数及粉末性能对其制件质量的影响265

5.3.2 SLS成形工艺优化285

5.3.3 制件的脱脂机理与工艺286

5.3.4 制件的二次烧结机理与工艺296

5.3.5 制件的组织与性能297

5.4 选择性激光烧结制件的熔（浸）渗机理与工艺303

5.4.1 熔（浸）渗模型建立303

5.4.2 熔渗金属制件及其组织性能307

5.4.3 熔渗合金制件的热处理及其组织性能310

5.4.4 制件的高分子浸渗剂及浸渗工艺314

5.4.5 制件浸渗高分子后的组织性能319

5.5 应用实例：随形冷却流道注塑模具的选择性激光烧结快速成形制造321

5.5.1 随形冷却技术的必要性321

5.5.2 随形冷却流道的实现方法323

5.5.3 随形冷却流道注塑模具镶块的SLS成形324

5.5.4 随形冷却流道注塑模具镶块制件的后处理326

5.5.5 随形冷却流道注塑模具镶块制件的注塑成形332

参考文献334

第6章 选择性激光烧结与等静压复合快速成形技术336

6.1 复合成形技术原理与研究现状336

6.2 SLS/IP复合技术338

6.2.1 SLS/HIP复合技术338

6.2.2 SLS/CIP复合技术346

6.2.3 冷等静压致密化机理346

6.2.4 冷等静压致密化工艺348

6.3 高温烧结与热等静压致密化机理及工艺350

6.3.1 高温烧结致密化机理与工艺350

6.3.2 热等静压致密化机理与工艺356

6.4 复合技术各阶段零件材料的性能358

6.4.1 CIP压强对A1S1304 SLS/CIP试样致密度影响358

6.4.2 CIP压强对显微硬度影响360

6.4.3 CIP后续处理对显微形貌影响362

6.4.4 SLS/CIP后续处理材料致密度变化363

6.4.5 SLS/IP过程中AISI304试样性能的变化364

参考文献367

第7章 选择性激光熔化快速成形技术及应用368

7.1 选择性激光熔化成形原理368

7.1.1 激光与金属作用引起的物态变化368

7.1.2 激光与金属作用的能量平衡369

7.1.3 致密金属对激光的吸收370

7.1.4 金属粉末对激光的吸收373

7.2 选择性激光熔化成形机理及其工艺376

7.2.1 成形机理376

7.2.2 实验条件377

7.2.3 成形工艺规划377

7.2.4 单道扫描成形378

7.2.5 单层扫捕成形383

7.2.6 块体成形389

7.3 选择性激光熔化成形材料性能393

7.3.1 金相显微分析393

7.3.2 X射线衍射物相分析396

7.3.3 扫描电子显微镜分析397

7.3.4 显微硬度分析400

7.3.5 尺寸精度分析401

7.4 选择性激光熔化成形过程温度、应力及应变场402

7.4.1 温度场403

7.4.2 热应力和热应变场409

7.5 选择性激光熔化成形孔隙形成规律416

7.5.1 试验条件416

7.5.2 孔隙影响因素417

7.5.3 孔隙的分类及其形成机理424

7.5.4 孔隙控制的应用428

7.6 选择性激光熔化成形件质量的综合影响因素434

7.6.1 综述434

7.6.2 选择性激光熔化成形中的球化435

7.6.3 成形表面与界面441

7.6.4 成形件组织形成与特点445

参考文献449

第8章 选择性激光熔化与热等静压复合快速成形技术451

8.1 复合成形技术原理与研究现状451

8.2 热等静压致密化机理451

8.3 选择性激光熔化制件的热等静压452

8.4 选择性激光熔化包套热等静压456

8.4.1 工艺规划456

8.4.2 结果与讨论459

参考文献461