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对在激光局部烧结中应用铝填充聚酰胺粉末的阐述 摘要： 固体自由模型的制造（SFF）技术是用以层为基础的制造方法通过计算机生成的模型来创建物理对象。SFF系统把液体、粉状和片状材料连接在一起，用添加剂合成出需要制造的模型的形状。选择性激光烧结（SLS）是SFF中的一种技术，它的关键优点是能通过一层层累加直接制造出部件中的功能块。在SLS中，激光束跟踪用热塑性材料制成的紧密地粉状固体表面。此文中描述了一个新的以铝填充的聚酰胺粉末材料，它适用于SLS技术。该材料很有希望应用于对部件外表有金属性，良好的修整道具，高强度，高质量等有要求的方面。 一 导言： SFF指的是用特殊级别的机器技术设计一个物理模型。SFF系统能快速生成模型，用计算机辅助设计（CAD）完成样本3D原形，数字化3D系统需要数据，计算机层析成像（CT），磁共振（MRI）扫描数据。通过一层一层制造出物理对象，把三维的问题转化成二维的问题。SFF机器通过电脑设计的模型，用薄的水平交叉技术制造塑料，木材，陶瓷，金属和合成材料。 对比传统的机器制造方法（例如，电脑数控机器CNC），SFF系统制造部件是用层累加的程序，而不是把材料切除。因此，此方法不受传统机器制造方法的约束。实际上，此方法不存在工具的碰撞，任何几何形状都能用特殊的材料以高精度（毫米的十分之一或百分之一）方式重现。[1，2]大多数SFF技术能制造高质量的角度、大小、形状复杂的三维部件，若用传统方法则需要光化学、激光烧结、导向沉淀、挤压成型或雕塑等工序。SFF刚开始用于视觉辅助技术，但是随着新材料的不断发展，部件也可以通过它来生成，例如，浇铸模型，核心部件或模具，功能性原形和用来插入的模具。选择性激光烧结（SLS）工序在当今是SFF技术中最有效和通用的技术。[3] 由Carl Deckard（得克萨斯大学）的硕士学位论文发展而来，SLS在1989年获得专利。SLS是通过CAD数据文件输出到工业标准的交换模式STL中，然后一层一层累加制造出物理部件。立体平板技术格式（STL）是边界表示法包含一系列三角面。SLS用的基本材料是50um微粒大小的聚合型材料。[4]激光用来烧结和熔合热塑性材料粉末。活塞逐层向上移动以为每层提供测量好的粉末材料。激光束跟踪紧密地粉末材料表面，选择性的熔化或焊接材料，从而形成物体的一层。制造车间的温度保持在粉末材料的熔点之下，保证激光产生的热量能够逐渐提升温度使物体烧结。这样可以加速这一工序的完成。这道工序一直重复到整个物体完成，每一层的厚度是0.05-2mm。制作完成后，用刷子或吹风机可以把没有烧结的材料轻易的移除。传统SLS机器的结构图在图一中所示。 （图1） SLS的优点如下：制作工序快速、经济，在一道制作工序中就可以完成持久地，多功能的，或大或小或复杂的部件，并不需要另外的支持，因为突出部分和嵌入部分都是用固态粉末材料的车床制成，包括完工角度和防漏水。许多不同的接近于热塑性的材料都可以使用，如聚碳酸酯，聚酰胺或瓶装聚酰胺。[5]LS技术中，其中一种基本材料是聚酰胺（PA）粉末，商标名是DuraForm(DF),[6]可以让功能性原形的表面质量和精确度很高，很好的机械特性和隔热性。PA制造的模具可以用来成型和功能测试。它们可以经过许多二次工序和高压杀菌。瓶装PA粉末（GF-PA），商标名字DuraFormGF,具有更好的隔热性，广泛应用于高热载性功能性测试。GF-PA生产出的模具的硬度高，抗热好，综合机械性优良。 该工作的主要目的是一个新的铝填充聚酰胺材料的流变学特性，应用于SLS。上面所提及的材料的特点是与DuraForm所对比而得。 二．材料与方法 初始的粉末用机械混合在一起。聚酰胺中加入合适比例的铝可以让激光烧结。第一步，用比重瓶测量好粉末的密度，颗粒的大小和分布取决于激光的衍射（LDG）。之后，这些粉末和最终烧结的部分要经过标准的热分析/热点重量分析（SDTA/TG），电子扫描显微镜（SEM）和能量分散光谱分析（EDX）。烧结的样本要经过X光衍射分析（XRD），水银分析和机械测试（压缩和弯曲）。为了表示对作者的尊重，最终烧结的部件是基于反置工程学基础的方法，具体可以从作者1和2的著作中可以查到。 三.结论 AC粉末用比重瓶测得的标准测量密度是2.09g/cm3。AC粉末颗粒的平均大小是45um，颗粒大小分布是26-75um，图2所示，经过LDG测量。DF的平均颗粒大小是58um，颗粒大小分布是25-92um,根据材料特性数据单，在图2所示。 （图2） 粉末和烧结的样本都经过TG/STDA分析，测试温度从25-550