1、試驗方法及過程

1.1基料的合成本文以乙醇（工業(yè)級，質(zhì)量分?jǐn)?shù)95）為主溶劑，輔以其他助溶劑、助劑，在密封不銹鋼釜中油浴加熱至120180，保溫12h后劇烈攪拌快速冷卻。通過真空抽濾和減壓回收，對已冷卻的粉末沉析液進(jìn)行固-液分離，所得固態(tài)物為尼龍12粉末的聚集體，聚集體經(jīng)真空干燥后，球磨、過篩，即可得到具有適宜粒度分布的尼龍12粉末。

1.2復(fù)合尼龍粉的改性在基料中添加光吸收劑、流動劑、偶聯(lián)劑、無機(jī)填料等助劑，通過復(fù)合尼龍粉末配比優(yōu)化試驗，確定復(fù)合尼龍粉的最佳配方，完成粉末改性。

　　激光燒結(jié)快速成形技術(shù)是利用激光提供能量，使材料吸收能量來達(dá)到成形的目的，所以光吸收劑在這里所起的作用是增加能量的吸收，因此要在材料里添加一定量的光吸收劑。流動劑是為了改善聚合物加工性的一種添加劑，它的主要作用是改善加工過程中塑料材料與機(jī)械之間及粉末材料內(nèi)部分子之間的相互摩擦，提高加工材料的流動性，從而改善塑料的加工性并提高制品性能。

       對于SLS成形方法而言，改變材料加工成形時的流動性的目的是防止粉末抱團(tuán)、靜電及熔融的聚合物粘附于熱的加工設(shè)備表面。偶聯(lián)劑具有表面活性基團(tuán)，有利于提高填料與聚合物的相容性，改善材料的微觀結(jié)構(gòu)，使其拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、斷裂伸長率都有所提高。無機(jī)填料的加入可減少翹曲變形，提高成形精度及制品的尺寸穩(wěn)定性，改善尼龍粉末韌性的同時還能提高尼龍的拉伸強(qiáng)度。

1.3復(fù)合尼龍粉末激光燒結(jié)工藝實驗試驗采用正交設(shè)計法，在450450點掃描快速成形機(jī)上對復(fù)合尼龍粉采用不同工藝參數(shù)進(jìn)行燒結(jié)，以燒結(jié)密度為主要性能指標(biāo)，研究主要工藝參數(shù)對激光燒結(jié)成形性能的影響關(guān)系，采用方差分析法分析，得出一組最佳工藝參數(shù)。

　　根據(jù)對燒結(jié)成形性能主要影響因素的分析，確定采用激光功率、激光掃描速度、鋪粉厚度及預(yù)熱溫度四個主要成形工藝參數(shù)作為試驗因素，根據(jù)要求結(jié)合試驗經(jīng)驗，選取四因素三水平的正交試驗方案，即L9（34），其中，數(shù)字1、2、3表示水平號，括號內(nèi)的數(shù)值表示該因素在該水平的數(shù)值。

2結(jié)果與分析

改性后的復(fù)合尼龍粉的掃描電鏡照片可以看出，大量小顆粒無機(jī)填料不規(guī)則分布在大顆粒的尼龍粉周圍，其中，從幾微米到幾十微米尺寸不等的圓球狀空心玻璃微珠很好地對不規(guī)則空隙進(jìn)行了填充。由于無機(jī)填料的粒徑小，使粉末材料的比表面積增大，粒子與基體間的接觸面積增大，當(dāng)材料受到?jīng)_擊時，能產(chǎn)生更多的屈服，吸收更多的沖擊能，并且有效地提高了鋪粉密度。

　　通過激光燒結(jié)試驗得到的9組燒結(jié)成形件的拉伸強(qiáng)度值如下：y1=40374MPa，y2=35746MPa，y3=36200MPa，y4=35794MPa，y5=39610MPa，y6=39048MPa，y7=36850MPa，y8=37356MPa，y9=41385MPa由上述數(shù)據(jù)計算得T=　9i=1yi=342.363y=T/9=38040采用正交試驗的方差分析方法對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，根據(jù)方差分析的計算方法，可得所示的計算結(jié)果。中，Mij為第j列水平號為i的y值之和；mij為因子j的第i個水平的均值，mij=knMij，n為試驗次數(shù)；k為水平數(shù)；Sij為各列方差平方和，Sj=knki=1M2ij-1nT2；Rj為各列極差，Rj=max1　i　jMij-min1　i　jMij。

　　所示是2號制件的斷口微觀形貌，可以看出，由于能量密度不大，對粉末進(jìn)行激光燒結(jié)時，粉末并非完全熔化，液態(tài)保持時間較短，不能使粉層均勻地粘接起來，內(nèi)部空洞很多，致密性較差，因而制件性能不高。

　　所示是在最佳工藝參數(shù)條件下激光燒結(jié)制件的斷口形貌，相比較可以看出，最佳工藝參數(shù)條件下激光燒結(jié)制件的斷口微觀組織致密性明顯提高，內(nèi)部空洞明顯變小變少，且由于玻璃微珠等無機(jī)填料阻礙了尼龍的大面積的結(jié)晶，鑲嵌在尼龍結(jié)晶體之間，有效減小了燒結(jié)表面的表面張力，使宏觀收縮量減小，翹曲現(xiàn)象得到有效控制。

3結(jié)論

1. 復(fù)合尼龍粉末材料的最佳配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：尼龍12粉末886，無機(jī)填料10，偶聯(lián)劑03，流動劑05，光吸收劑06；

2. 激光燒結(jié)復(fù)合尼龍材料的最優(yōu)工藝參數(shù)為：激光功率14W，預(yù)熱溫度95，掃描速度1400mm/s，鋪粉厚度01mm。