核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料选择性激光烧结工艺参数研究

摘要

黑龙江省作为农林业大省，盛产核桃，这种果壳来源丰富且产量高，同时也伴随着大量农业废弃物的产生。为改善这一现状，需要对废弃核桃壳进行合理资源利用。选取废弃核桃壳作为粉末基体材料，将碳含量丰富的酚醛树脂粉作为黏结剂，制备用于选择性激光烧结的核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料，不仅可以扩大生物质复合材料粉体的种类，还可以通过该技术的三维性，定制复杂结构的多孔碳前驱体，在海水淡化、新能源方面作出贡献。建立四因素三水平的正交试验方案，通过方差分析法和综合加权评价法，探讨激光功率、扫描速度、扫描间距和分层厚度4因素对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响规律，确定最优激光烧结工艺参数组合，使用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)对成型件烧结断面进行表征。试验结果表明，激光功率对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响最大，扫描速度对烧结件密度和弯曲强度的影响最小，扫描间距对Z轴精度影响最小；最优工艺参数组合为激光功率10 W、扫描速度2 m/s、扫描间距0.1 mm、分层厚度0.12 mm。

关键词

选择性激光烧结 / 生物质复合材料 / 工艺参数 / 弯曲强度 / 扫描电镜

基金资助

国家自然科学基金项目(52075090); 黑龙江省重点研发项目(GA21A403); 中央高校基本科研基金(2572021BF01)