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一種選區(qū)激光燒結尼龍粉末的新型制造方法

科研前沿
2020
06/28
13:58
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供稿人:李家欣、賀健康
供稿單位:機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

聚酰胺是目前使用最廣泛的選區(qū)激光燒結材料之一,尤其是商業(yè)化的材料聚酰胺(PA12),其占當前市場的95%以上。目前,溶解沉淀法是制備用于選區(qū)激光燒結(SLS)的PA12粉末的最流行方法。但由此制得的PA12顆粒方法通常具有土豆狀的形狀,并非理想的球形,影響了粉末的流動性和SLS的打印質量。為解決該問題,四川大學開展了一項基于熔融PA12纖維分散現(xiàn)象的近球形PA12粉末制備方法的研究。

圖1 制造方法示意圖
研究者利用熔融纖維在液體中的不穩(wěn)定性來制備適用于選擇性激光燒結的PA12粉末。首先通過熔融紡絲制備三種不同平均尺寸的PA12纖維。然后,將裁剪的PA12纖維分散在聚氧化乙烯(PEO)基質中,并在高于PA12熔點的不同溫度下進行熱處理。然后通過去離子水洗滌除去水溶性PEO相,并干燥以獲得PA12粉末。研究中,他們發(fā)現(xiàn)纖維向球形粉末的轉變過程很大程度上取決于熱處理的溫度。此外,根據現(xiàn)場觀察和相關理論,發(fā)現(xiàn)纖維直徑也是粉末尺寸的決定性參數。

圖2 在不同熱處理參數下樣品的形貌統(tǒng)計圖表
由實驗結果可知,該方法所獲得的粉末(FMT powder)與商業(yè)化粉末(PA3300)相比具有更優(yōu)異的粉末形態(tài),因而具有良好的流動性。同時該粉末也具有良好的熱性能,更適用于選區(qū)激光燒結過程。

圖3 熔融分散法粉末(FMT powder)與商業(yè)化粉末(PA3300)的微觀形態(tài)與實物圖
參考文獻:
Zhou Y, Xi S, Huang Y, Kong M, Yang Q, Li G. Preparation of near-spherical PA12 particles for selective laser sintering via Plateau-Rayleigh instability of molten fibers. Materials & Design. 2020;190:108578.


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