纳米二氧化硅含量对PES基激光烧结件表面质量和力学性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.002

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (11): 10-14.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.002

纳米二氧化硅含量对PES基激光烧结件表面质量和力学性能的影响

陈晖(), 钱伟栋, 孙玲胜, 谭博

东北林业大学机电工程学院，哈尔滨 150040

收稿日期:2023-06-05 出版日期:2023-11-26 发布日期:2023-11-22
作者简介:陈晖(1974—)，女，副教授，主要研究方向为3D打印材料、材料制造学、先进制造技术，chenhui_nefu@163.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(52075090)

Effect of nano⁃SiO₂ content on surface quality and mechanical properties of PES⁃based laser sintered parts

CHEN Hui(), QIAN Weidong, SUN Lingsheng, TAN Bo

College of Mechanical and Electrical Engineering，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China

Received:2023-06-05 Online:2023-11-26 Published:2023-11-22

摘要/Abstract

摘要：

以聚醚砜树脂（PES）为基体材料，纳米二氧化硅（nano⁃SiO₂）为填料，采用选择性激光烧结技术（SLS）制备PES/nano⁃SiO₂复合材料烧结件，研究了nano⁃SiO₂含量为0~3%（质量分数，下同）时对烧结件表面质量和力学性能的影响。结果表明，烧结件的轮廓算术平均偏差（Ra）在nano⁃SiO₂含量为0.1 %~1 %时变化较小，当nano⁃SiO₂含量超过1 %后显著上升；烧结件拉伸强度、弯曲强度和冲击强度随着nano⁃SiO₂含量的增加均呈先增大后减小的趋势。当nano⁃SiO₂含量为0.5 %时，烧结件的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值，相较于纯PES烧结件，拉伸强度和弯曲强度分别提升了22.66 %和41.51 %；烧结件的冲击强度在nano⁃SiO₂含量为0.7 %时达到最大值，提升了12.10 %。

关键词: 选择性激光烧结, 纳米二氧化硅, 聚醚砜树脂, 表面质量, 力学性能

Abstract:

Polyethersulfone resin （PES）/nano⁃SiO₂ composite sintered parts were prepared through selective laser sintering using PES as a matrix and nano⁃SiO₂ as a filler. The effect of nano⁃SiO₂ content on the surface quality and mechanical properties of the composite sintered parts were investigated. The results indicated that the composite sintered parts presented a little change in the arithmetic mean in the nano⁃SiO₂ content range of 0.1~1.0 wt% and then their deviation increased significantly at a nano⁃SiO₂ content above 1.0 wt%. The tensile strength and flexural strength of the composite sintered parts increased first and then tended to decrease with an increase in the nano⁃SiO₂ content. The tensile strength and bending strength of the composite sintered parts reached a maximum at a nano⁃SiO₂ content of 0.5 wt%. Compared to pure PES sintered parts， the composite sintered parts exhibited an increase in tensile strength and bending strength by 22.66 % and 41.51 %， respectively. Their impact strength reached a maximum at a nano⁃SiO₂ content of 0.7 wt%， which was increased by 12.10 %.

Key words: selective laser sintering, nano silica, polyethersulfone resin, surface quality, mechanical property

中图分类号:

TQ326.5

陈晖, 钱伟栋, 孙玲胜, 谭博. 纳米二氧化硅含量对PES基激光烧结件表面质量和力学性能的影响[J]. 中国塑料, 2023, 37(11): 10-14.

CHEN Hui, QIAN Weidong, SUN Lingsheng, TAN Bo. Effect of nano⁃SiO₂ content on surface quality and mechanical properties of PES⁃based laser sintered parts[J]. China Plastics, 2023, 37(11): 10-14.

图/表 8

图1 不同nano⁃SiO2含量烧结件的表面形貌

Fig.1 Surface morphology of sintered parts with different nano⁃SiO2 contents

图2 Nano⁃SiO2含量对烧结件Ra的影响

Fig.2 Effect of nano⁃SiO2 content on Ra of the sintered parts

图3 复合粉末中nano⁃SiO2团聚现象

Fig.3 Agglomeration of nano⁃SiO2 in the composite powders

图4 不同nano⁃SiO2含量烧结件的拉伸断口显微组织照片

Fig.4 Microstructure photos of tensile fracture of sintered parts with different nano⁃SiO2 contents

图5 Nano⁃SiO2含量对烧结件拉伸强度和弯曲强度的影响

Fig.5 Effect of nano⁃SiO2 content on tensile strength and bending strength of the sintered parts

图6 Nano⁃SiO2与PES界面结合情况

Fig.6 Interfacial bonding between nano⁃SiO2 and PES

图7 Nano⁃SiO2含量对烧结件冲击强度的影响

Fig.7 Effect of nano⁃SiO2 content on impact strength of the sintered parts

图8 Nano⁃SiO2含量对堆积密度和密度的影响

Fig.8 Effect of nano⁃SiO2 content on stacking density and density

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