3D打印粉末烧结成型材料

第一篇：3D打印粉末烧结成型材料

3D打印粉末烧结成型材料——覆膜砂和覆膜陶瓷粉末

覆膜砂粉末、覆膜陶瓷粉末材料

（1）覆膜砂

与铸造用覆膜砂类似，采用热固性树脂，如酚醛树脂包覆锆砂(ZrO2)、石英砂(SiO2)的方法制得。利用激光烧结方法，制得的原型可以直接当作铸造用砂型（芯）来制造金属铸件，其中锆砂具有更好的铸造性能，尤其适合于具有复杂形状的有色合金铸件，如镁、铝等合金的铸造。

材料成分：包覆酚醛树脂的石英砂或锆砂，粒度160目以上；

应用：用于制造砂型铸造的石英或锆型（芯）；

应用实例：砂型铸造及型芯的制作，适用于单件、小批量砂型铸造金属铸件的生产，尤其适合用于传统制造技术难以实现的金属铸件。

（2）覆膜陶瓷粉

与覆膜砂的制作过程类似，被包覆陶瓷粉可以是Al2O3、ZrO2和SiC等，激光烧结快速成型后，结合后处理工艺，包括脱脂及高温烧结，可以快捷地制造精密铸造用型壳，进而浇注金属零件。

也可以直接制造工程陶瓷制件，烧结后再经热等静压处理，零件最后相对密度高达99.9%，可用于含油轴承等耐磨、耐热陶瓷零件。

第二篇：陶瓷粉末粒度分布仪对于陶瓷烧结材料的影响

陶瓷粉末粒度分布仪对于陶瓷烧结材料的作用影响

一是根据透过率公式，就可知，陶瓷结构不均匀，透过率肯定不好。二是在于透明陶瓷烧结，一般烧结温度都较高，少量晶粒容易长大，晶粒较大的，极易长大。从另一个角度考虑，可能具小颗粒+均一的稍大的颗粒优于单一的粒度分布窄的粉体。

理由：填隙在颗粒间，有助于烧结致密化。烧结块提的表面SEM中的晶粒都是大小相间的。透明陶瓷透明除了粒度分布尽量窄，还有团聚状态等影响因素lwjjt(站内联系TA)对啊，团聚是一个很大的影响因素，粉体是烧结透明陶瓷的关键

就像上面所说，控制原料粉末的粒度分布是前提，另外制定合理的烧结工艺是关键！合理定制烧结工艺这个好笼统啊。。

从烧结透明陶瓷的角度来看，就目前的研究所得到的结论而言，是粒度分布越窄越好，不存在级配的问题，杂质、晶界、气孔等对光的散射，折射现象是影响透过率的主要原因，要做到烧结致密、晶粒大小均匀，控制晶粒的规整排列。不过如果你能做到晶粒足够大，大至单晶体当然也会透明。制备其实很多问题需要考虑：

陶瓷粉体纯度和粒度；团聚问题；陶瓷烧结中升温速率和保温时间

前面是影响陶瓷材料的纯度和晶粒颗粒大小，气孔等都是影响透明陶瓷透明度的因素！

陶瓷粉末激光粒度分布仪KWC-610是利用激光照射适当分散颗粒所产生衍射与散射现象与衍射原理，仪器用一个特殊制作的大规模集成电路探测器，从颗粒衍射环中取出衍射光能讯息激光粒度分析仪具有分析速度快，操作简单方便，分析检测范围广的特点，近年来得到快速发展。

对于陶瓷颗粒粉末的粒度，中位粒度越小活性越高，越容易烧结；

陶瓷粒度分布，合适的粒度分布有助于提高预成型密度，有助于烧结致密。

陶瓷粉末颗粒尺寸及其分布的表征与分析是陶瓷粉体研究的基础，且陶瓷粉末颗粒尺寸及分布直接影响陶瓷产品的质量，因此对陶瓷粉体粒径尺寸和分布的精确把握至关重要。陶瓷粉体粒径检测时，应充分分析各粉体粒径检测方法的优缺点，并结合最优检测方法进行测试。同时粉体粒度测试技术将向测试下限低、测试范围广、测试准确度和精确度高、重现性好等方向。

陶瓷粉末激光粒度分布仪 KWC-610详细技术参数： 测试范围：0.1μm～2000μm 光 源：半导体激光器(波长635 nm.功率3mw.使用寿命25000小时以上)测试方式：湿法测试

样品浓度：0.5‰～1%（与样品的比重、颗粒大小、折射率有关）测试时间：少于1分钟/次，不含样品分散时间 扫描速度：2000次/秒 重复性误差：≦1% 电源：交流220V±10%50Hz或60Hz，功率：80W 微机接口：标准 RS-232串行接口

操作系统：可在Windows所有版本的操作系统下运行

第三篇：实验四 钛酸钡陶瓷的成型与烧结

实验四 钛酸钡陶瓷的成型与烧结

一、实验目的：通过钛酸钡的压片成型与烧结工艺，掌握固相法合成陶瓷样品的一般原理与实验方法。

二、实验原理：化学反应方程式

BaCO3+TiO2=BaTiO3+CO2↑

三、实验方法： a）工艺流程

造粒---压片---热处理

b)原料

钛酸钡粉体（实验一制备）、PVA 7%、无水乙醇、去离子水H2O c)实验步骤

（1）称取实验一制备好的钛酸钡粉体，加入低于粉末质量10％的PVA溶液（浓度7%），研磨，用40目筛子过筛造粒。

（2）秤取2g造粒好的粉末进行压片，模具直径13mm，压力5MPa。将控制坯体的密度控制在45～50％（每人压一个片）。（3）高温合成：

I将压好的陶瓷片放在坩埚里，然后放入电炉内，小心关上炉门。II合上电炉电源，III 设定反应温度1300℃，保温3h，升温程序：rt—300min—600℃—140min—1300℃—180min—1300℃——随炉冷却

当电炉温度降低到100℃方可以打开炉门，取出样品。（4）取出，物性分析：进行XRD、SEM或光学显微镜进行观察。

四、实验报告的要求

（1）简述钛酸钡陶瓷压片成型及热处理的原理和过程。

（2）每位学生必须亲自操作，整理完整的实验数据，并将自己合成的粉末选择一种方法（XRD、SEM或光学显微镜）进行分析或观察，写出实验报告。

压片机操作规程

1、接通电源，闭合电源开关；

2、松开注油孔螺钉，将电接点压力表上的上限指针调到所需压力位置（5MPa）；

3、清理模具，用无水乙醇将模具表面擦拭干净，将造好粒的粉末样品装入模具中；

4、将模具或需要加压的样品放在工作台上，并旋紧手轮，将模具固定；拧紧放油阀；按下绿色启动开关，即开始加压，直至达到设定压力，电机会自动停止工作，开始保压；

5、加压过程中，如需提前停止工作，直接按下红色停止键即可；

6、保压结束，松开放油阀泄压；

7、取出模具，倒置，取下模底，垫上退模套，将模具放回压片机中心，旋下压片机丝杆使样品退出（严禁用电机加压挤出样品）；

8、清理模具；

第四篇：选择性激光烧结成型技术的工艺与应用

选择性激光烧结成型技术的研究与应用

摘要：介绍了选择性激光烧结成型技术的基本原理、工艺过程和特点，阐述了激光烧结技术的材料和设备的选择，列举了激光烧结技术在各个领域特别是模具制造领域的应用，并且分析了现有技术中存在的问题以及前景的展望。关键词：快速成型；选择型激光烧结（SLS）；模具制造 1.引言

快速原型技术（Rapid Prototyping，PR）是一种涉及多学科的新型综合制造技术。它是借助计算机、激光、精密传动和数控技术等现代手段，根据在计算机上构造的三位模型，能在很短时间内直接制造产品模型或样品。快速原型技术改善了设计过程中的人机交流，缩短了产品开发的周期，加快了产品的更新换代速度，降低了企业投资新产品的成本和风险。

选择性激光烧结机技术（Selective Laser Sintering，SLS）作为快速原型技术的常用工艺，是利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。与其他快速成型工艺相比，其最大的独特性是能够直接制作金属制品，而且其工艺比较简单、精度高、无需支撑结构、材料利用率高。本文主要介绍选择型激光烧结成型技术的基本原理、工艺特点、材料设备选择以及应用等内容。2.选择性激光烧结技术（SLS）

2.1 选择性激光烧机技术（SLS）的基本原理和工艺过程

选择性激光烧机技术（SLS）工艺是一种基于离散-堆积思想的加工过程，其成形过程可分为在计算机上的离散过程和在成形机上的堆积过程，简单描述如下：

（1）离散过程。首先用CAD软件，根据产品的要求设计出零件的三维模型，然后对三维模型进行表面网格处理，常用一系列相连三角形平面来逼近自由曲面，形成经过近似处理的三维CAD模型文件。然后根据工艺要求，按一定的规则和精度要求，将CAD模型离散为一系列的单元，通常是由Z向离散为一系列层面，称之为切片。然后将切片的轮廓线转化成激光的扫描轨迹。

（2）堆积过程。首先，铺粉滚筒移至最左边，在加工区域内用滚筒均匀地铺上一层热塑性粉状材料，然后根据扫描轨迹，用激光在粉末材料表面绘出所加工的截面形状，热量使粉末材料熔化并在接合处与旧层粘接。当一层扫描完成后，重新铺粉、烧结，这样逐层进行，直到模型形成。因而SLS工艺是一种基于离

散堆积成形的数字化生产技术，通过离散把复杂的三维制造转化为一系列的二维制造的叠加，把零件的制造过程转化为有序的简单单元体的制造与结合过程，其意义是十分深远的。

图1 SLS工艺基本原理

2.2 选择性激光烧机技术（SLS）的工艺特点

（1）SLS技术可以制成几何形状任意复杂的零件模具，而不受传统机械加工方法中刀具无法到达某些型面的限制。

（2）制造过程中不需要设计模具，也不需要传统的刀具或工装等生产准备工作，加工过程只需在一台设备上完成，成形速度快。用于模具制造，可以大大地缩短产品开发周期，降低费用，一般只需传统加工方法30%-50%的工时和20%~35%的成本。

（3）实现了设计制造一体化。CAD数据的转化(分层和层面信息处理)可100%地自动完成，根据层面信息可自动生成数控代码，驱动成形机完成材料的逐层加工和堆积。

（4）属非接触式加工，加工过程中没有振动、噪声和切削废料。（5）材料利用率高，并且未被烧结的粉末可以对下一层烧结起支撑作用，因此SLS工艺不需要设计和制作复杂的支撑系统。

（6）成形材料多样性是选择性激光烧结最显著的特点，理论上凡经激光加热后能在粉末间形成原子联接的粉末材料都可作为SLS成形材料。目前已商业

化的材料主要有塑料粉、蜡粉、覆膜金属粉、表面涂有粘结剂的陶瓷粉、覆膜沙等。

3.选择性激光烧机技术（SLS）的材料和设备 3.1 选择性激光烧结快速成型材料

选择性激光烧结工艺材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、石蜡等材料的零件。特别是可以直接制造金属零件，这是SLS工艺颇具吸引力。

用于SLS工艺的材料有各类粉末，包括金属、陶瓷、石蜡以及聚合物的粉末，其粉末粒度一般在50-125微米之间。间接SLS用的复合粉末通常有两种混合型式：一种是粘结剂粉末与金属或陶瓷粉末按一定比例机械混合；另一种则是把金属或陶瓷粉末放到粘结剂稀释液中，制取具有粘结剂包裹的金属或陶瓷粉末。实验表明，后者制备虽然复杂，但烧结效果较前者好。

国外的许多快速原型系统开发公司和使用单位开发了许多适合于快速原型工艺的材料，其中在SLS领域，以DTM公司所开发的成型材料最具代表性。我国的快速成型材料及工艺研究相对落后，目前还处于起步阶段，与国外相比还有较大差距。虽然已有多家单位进行了研究，但还没有专门的成型材料生产及销售单位。

3.2 选择性激光烧结快速成型制造设备

研究选择性激光烧结设备工艺的单位有美国的DTM公司、3D Systems公司、德国的EOS公司，以及国内的华中科技大学、北京隆源公司和中北大学等。其中，国内华中科技大学的HRPS—ⅢA激光粉末烧结系统，在SLS扫描系统、切片模块、数据处理、工艺规划、和安全监控等技术方面有自己先进的特点。

图2 选择性激光烧结设备

4.选择性激光烧机技术（SLS）的应用

4.1 选择性激光烧机技术（SLS）在快速原型制造中的应用

可快速制造设计零件的原型，及时进行评价、修正以提高产品的设计质量；使客户获得直观的零件模型；制造教学、试验用复杂模型。单件或小批量生产。对于那些不能批量生产或形状很复杂的零件,利用SLS 技术来制造,可降低成本和节约生产时间,这对航空航天及国防工业更具有重大意义。4.2 选择性激光烧机技术（SLS）在模具制造中的应用

（1）采用SLS技术直接制造模具。美国DTM公司于1994年推出Rapid Steel制造技术，在SLS—2000系统中烧结表面包覆树脂材料的铁粉，初次成形零件后，置人铜粉中再一起放人高温炉进行二次烧结，制造出的注塑模在性能上相当于7075铝合金，寿命可达5万件以上。

（2）采用SLS技术快速制作高精度的复杂塑料模，代替木模进行砂型铸造。或者将铸造树脂砂作为巧烧结材料，直接生产出带有铸件型腔的树脂砂模型, 进行一次性浇铸。在铸造行业中, 传统制造木模的方法，不仅周期长、精度低，而且对于一些复杂的铸件，例如叶片、发动机缸体、缸盖等制造木模困难。采用SLS技术可以克服传统制模方法的上述问题，制模速度快，成本低，可完成复杂模具的整体制造。

（3）选择易熔消失模料作为烧结材料，采用SLS技术快速制作消失模，用于熔模铸造，得到金属精密制件或模具。运用SLS技术能制造出任意复杂形状的蜡型，实现快速、高精度、小批量生产。

（4）根据原型制造精度较高的EDM电极，然后由电火花加工模具型腔。一个中等大小，较为复杂的电极，通常只需要4到8小时即可完成，而且复形精度完全能满足图纸的要求。福特汽车公司曾采用此技术制造汽车模具取得了满意的效果。

（5）以SLS成形实体为母模，翻制硅橡胶模，石膏模，环氧树脂模，或者通过RP技术制作模具的基本原型，然后对其进行表面处理，通过金属冷喷涂或电铸等方法，在原型表面形成一定厚度且具有一定强度、硬度和表面质量的薄膜制作模具。

（6）将RP技术与精密铸造技术相结合，实现金属模具的快速制造。上海

交通大学开发了具有我国自主知识产权的铸造模样计算机辅助快速制造系统，为汽车行业制造了多种模具，北京隆源自动成型系统有限公司也为企业制造了多种精密铸模。

5.选择性激光烧机技术（SLS）的现状与展望

近十几年来SLS技术得到了飞速发展，获得了良好的应用效果，但作为一项新兴制造技术，尚处于一个不断发展、不断完善的过程之中。目前,SLS技术存在能量消耗大、成形件内部疏松多孔、表面粗糙度较大，机械性能低等缺点，直接烧结金属零件模具的技术也不成熟，需要复杂的后处理工艺，以此还有很大的发展空间。

（1）成形工艺和设备的开发与改进，以提高成型件的表面质量、尺寸精度和机械性能。

（2）新材料成型机理、成型性的研究与开发，为SLS 提供具有良好综合性能的烧结粉末材料及形成快速成型材料的商品化。

（3）探索SLS 技术与传统加工、特种加工等技术相结合的多种加工手段的综合工艺，为快速模具、工具制造提供新的技术手段。

（4）后处理工艺的优化。利用SLS 虽可直接成型金属零件，但成型件的机械性能和热学性能还不能很好满足直接使用的要求，经后处理后可明显得到改善，但对尺寸精度有所影响，这就需要优化设计现有的后处理工艺以提高综合质量。

我国SLS技术起步比较晚，起点比较低，虽然经过近几年的发展取得了一系列的进步和成绩，但同时应该清醒的认识到与国外先进水平的差距。因此，我们务必加紧包括选择性激光烧结成型技术在内的快速原型技术的发展，以适应新形势下制造业的国际竞争。6.结语

选择性激光烧结技术（SLS），是一种基于离散—堆积思想的加工过程，根据所选材料的差异有不同的工艺方法和加工方式。由于自身优势，SLS已经得到了飞速的发展和广泛的应用，但也存在一些缺陷和不足。只有在实际工作中不断积累经验，才能设计出既满足使用要求有满足烧结工艺要求的模型。随着SLS 技术的发展,新工艺、新材料的不断出现,势必会对未来的实际零件制造产生重大影响，对制造业产生巨大的推动作用。

第五篇：3D打印技术之SLS(选择性烧结成型法)

3D打印技术之SLS（选择性烧结成型法）

粉末材料选择性烧结（Selected Laser Sintering）

粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料（塑料粉等与粘结剂的混合粉）进行选择性烧结，是一种由离散点一层层堆集成三维实体的快速成型方法。

粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料（塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉等）进行选择性烧结，是一种由离散点一层层对集成三维实体的工艺方法。

在开始加工之前，先将充有氮气的工作室升温，并保持在粉末的熔点一下。成型时，送料筒上升，铺粉滚筒移动，先在工作平台上铺一层粉末材料，然后激光束在计算机控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结，使粉末溶化继而形成一层固体轮廓。

第一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，在铺上一层粉末，进行下一层烧结，如此循环，形成三维的原型零件。最后经过5-10小时冷却，即可从粉末缸中取出零件。未经烧结的粉末能承托正在烧结的工件，当烧结工序完成后，取出零件。粉末材料选择性烧结工艺适合成型中小件，能直接的到塑料、陶瓷或金属零件，零件的翘曲变形比液态光敏树脂选择性固化工艺要小。但这种工艺仍需对整个截面进行扫描和烧结，加上工作室需要升温和冷却，成型时间较长。此外，由于受到粉末颗粒大小及激光点的限制，零件的表面一般呈多孔性。

在烧结陶瓷、金属与粘结剂的混合粉并得到原型零件后，须将它置于加热炉中，烧掉其中的粘结剂，并在孔隙中渗入填充物，其后处理复杂。粉末材料选择性烧结快速原型工艺适合于产品设计的可视化表现和制作功能测试零件。由于它可采用各种不同成分的金属粉末进行烧结、进行渗铜等后处理，因而其制成的产品可具有与金属零件相近的机械性能，但由于成型表面较粗糙，渗铜等工艺复杂，所以有待进一步提高。

选择性激光烧结（SLS）优点

•（1）可以采用多种材料。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。

•（2）过程与零件复杂程度无关，制件的强度高。

•（3）材料利用率高，为烧结的粉末可重复使用，材料无浪费。•（4）无须支撑结构。

•（5）与其他成型方法相比，能生产较硬的模具。SLS的缺点

•（1）原型结构疏松、多孔，且有内应力，制作易变性。•（2）生成陶瓷、金属制件的后处理较难。•（3）需要预热和冷却。

•（4）成型表面粗糙多孔，并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。•（5）成型过程产生有毒气体及粉尘，污染环境。