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选区激光烧结PSAF复合粉末材料的初步实验研究
摘要：本文通过选择性激光烧结技术研究了PSAF（聚苯乙烯-纳米氧化锆复合材料）的制备及其性能。通过粉末混合、3D打印和烧结制备了不同配方的PSAF样品，并进行了材料表征及性能测试。实验结果表明，选择性激光烧结工艺可以有效制备PSAF复合材料，并且可以调控材料的密度、孔隙率和力学性能。研究结果对于深入探究PSAF复合材料的性能及应用具有重要意义。
1. 引言
近年来，复合材料在各个领域得到了广泛应用，其优异的力学性能和独特的特性使其成为新材料研究的热点。在这些复合材料中，聚苯乙烯（PS）经常与纳米氧化锆（ZrO2）等纳米材料复合，以提高材料的强度、硬度和耐磨性能。然而，传统的制备方法往往难以实现复合材料的高精度制备和复杂结构的构建。选择性激光烧结技术，作为一种新型的制备方法，可以通过粉末烧结制备高精度、复杂形状的复合材料，因此，研究PSAF复合材料的选择性激光烧结制备工艺具有重要的理论和实际意义。
2. 实验材料与方法
实验材料
本实验选用聚苯乙烯（PS）粉末和纳米氧化锆（ZrO2）粉末作为材料，分别调整其粒径和比例。聚苯乙烯粉末以及纳米氧化锆粉末的性质和供应商信息在文献[1]中给出。
实验方法
粉末混合及挤出装料
将聚苯乙烯粉末和纳米氧化锆粉末按照一定比例混合，添加适量的溶剂以保持粉末的湿润性，并进行充分混合。混合的粉末材料通过旋转球磨机处理，以提高其分散性。将混合的粉末材料通过挤出机进行挤出成形。
3D打印制备
将挤出的材料装料至3D打印机中进行打印，根据所需构建复合材料的形状和结构进行打印参数的设定和调整。通过3D打印技术，可以直接打印复杂的结构和形状，从而提高材料的制备精度。
选择性激光烧结
将打印好的样品放置在选择性激光烧结装置中，利用激光束对样品进行扫描烧结。通过调整激光的功率和扫描速度，控制烧结的温度和速度，从而实现不同材料和结构的烧结。
3. 结果与分析
材料表征
通过扫描电子显微镜（SEM）观察了烧结后的PSAF样品的微观结构，并进行了显微硬度测试和压缩强度测试。
性能测试
对烧结后的PSAF样品进行了力学性能测试，包括抗压强度、弯曲强度和抗拉强度等性能的测试。结果表明，通过选择性激光烧结工艺制备的PSAF复合材料具有较高的力学性能和硬度。
4. 讨论
结合实验结果，对选择性激光烧结工艺进行了讨论，并分析了其对PSAF复合材料性能的影响。选择性激光烧结工艺可以实现高精度的材料制备，并且可以调控材料的密度、孔隙率和力学性能。
5. 结论
通过选择性激光烧结技术成功制备了PSAF复合材料，并具备了一定的力学性能和硬度。实验结果验证了选择性激光烧结工艺在复合材料制备中的重要性和优越性。本研究为进一步探究PSAF复合材料的性能及应用提供了重要的参考。
参考文献：
[1] 杜红, 胡东洋, 丁天,等. 基于选择性激光烧结的聚合物/纳米粉末复合材料制备研究[J]. 激光技术, 2018, 42(2): 34-37.