梯度多孔金属材料的建模及选区激光烧结成型工艺的研究.pdf

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1、论文题目：瞎压斜技大学梯度多孔金属材料的建模及选区激光烧结成型工艺的研究学科门类：工学一级学科：机械工程培养单位：机电工程学院硕士生：段亮亮导师：党新安教授2014年5月嘲255㈣464m8帅YSTUDYoNMoDELINGoFGRADIENll_PoRoUSMETALANDTHEFABRICATIoNPRoCESSBYSELECTIVELASERSINTERINGAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulf

2、illmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScience．ByLiangliangDuanSupervisor：Prof．Xin’anDangMay，2014梯度多孔金属材料的建模及选区激光烧结成型工艺的研究摘要工业废气具有温度高，含有大量的烟尘、细小颗粒物和有害气体的特点，它不仅造成了环境严重污染，也对我们的身体健康造成了危害，因此要进行除尘净化处理。在高温气体净化技术中，烧结多孔金属过滤器能对细小颗粒进行过滤，且具有耐高温、耐腐蚀

3、、高透气性和高孔隙率的特点，而烧结梯度多孔金属材料能满足过滤要求的高精度、大流量特性。我国对梯度多孔金属材料的研究还处于一个初步阶段，尤其是对梯度多孔金属材料的制备技术的研究很少。本文主要对梯度孔结构的设计和选区激光烧结技术成型梯度金属多孔材料的工艺进行了研究，梯度多孔金属材料的过滤性能对高温气体除尘的研究具有科学意义和实用价值。本文以UG软件为平台，对梯度多孔金属材料孔的大小、形状、分布和内部孔结构进行了设计，并利用二次开发工具Open／GRIP进行参数化设计，开发了梯度多孔金属材料建模的GRIP程序

4、，从而实现了梯度多孔金属材料的自动化建模。该方法大大提高了设计效率，缩短了设计周期，降低了成本。研究了316L不锈钢粉末的选区激光烧结(SLS)成型特性。针对316L不锈钢粉末进行了单道单层及块体实验，并利用金相显微镜、扫描电镜等设备对扫描熔道及单层形貌进行观察分析，确定各工艺参数的大致范围。实验结果表明：单道熔道实验在功率为80W～98W时，速度在70mm／s～120mm／s时，P／V值为O．8～1．4范围内变化时可获得连续稳定的单道扫描线；随着激光功率的增加和扫描速度的减小，扫描熔道的宽度和高度会增

5、加；单层扫描实验在相同的激光功率、扫描速度下，随着扫描间距的增大，熔道的搭接率逐渐减小；块体实验致密度在激光功率、扫描速度不变的情况下，随着铺粉层厚的增大、扫描间距增大和扫描速度的增大，致密度减小，孔隙率增加。随着激光功率的增大，致密度也在增大。对选区激光烧结技术制备梯度金属多孔材料的工艺进行研究。运用正交实验法优化出选区激光烧结梯度金属多孔材料的最佳工艺参数，通过极差分析优化出最佳工艺参数为激光功率80W，扫描速度80mm／s，扫描方式为跳转变向，铺粉层厚为O．05mm，扫描间距为0．05mm，得到试

6、件的孔隙率为15．62％，最大孔径为9．861xrn，最大透气系数为24．5m3／m2hKPa，孔隙相互连通，过滤性能良好，对空气中10maa以上的颗粒能达到净化的目的。还研究了SLS工艺参数对制件表面微观形貌和孔的成型质量的影响，结果表明，优化的最佳工艺参数成型出的制件质量最好，表面光滑，孔径大小与模型的要求相近，孔的分布较均匀，孔壁表面粗糙度小，孔隙率较高，相对透气度也较大。关键词：UGOpen／GRIP，选区激光烧结，梯度金属多孔材料，工艺参数，过滤性能STUDYoNMoDELINGoFTHEGR

7、ADIENT-PoRoUSMETALANDTHEFABRICATIoNPRoCESSBYSELECTIVELASERS矾TEmNGABSTRACTIndustrialwastegashavesomecharacteristicsofhightemperature，alotofsmokedust，tinyparticlesandharmfulgases，whichcausesnotonlyenvironmentalpollution，butalsoharmourbodies，therefore，wemus

8、tpurifydust．Sinteredporousmetalfiltercanfilterfineparticles，whichhassomecharacteristicshightemperatureresistance，corrosionresistance，highporosity,highpermeability，butgradientporousmetalmaterialscansatisfyfilterrequirements