PLA基生物复材丝材熔融沉积成型中增强相在层间界面的分布状态

摘要：

通过熔融沉积成型3D打印的三维模型,不可避免存有层间界面,针对层间界面增强,本文采用超声浸渍法制备了纳米羟基磷灰石(n-HA)与微米短切碳纤维(CF)两相增强材料在聚乳酸(PLA)基体上牢固结合、均匀分布的PLA基生物复材丝材,该方法避免混炼的同时,也为层间界面储备了增强相.然而,经过熔融沉积成型3D打印之后,n-HA与微米短切CF两相增强材料在层间界面区域的分布状态尤为关键.运用Ansys进行流体数值计算,借助Minitab进行正交参数设计和信噪比数据分析,研究喷嘴直径、送丝速度、微米短切CF含量3个关键因素对于喷嘴出口流体速度的影响规律,并进一步通过熔融沉积成型3D打印机,在相同的打印参数设置下,制备标准拉伸试样,进行拉伸性能表征和SEM观察,研究PLA基生物复材丝材中,两相增强材料n-HA与微米短切CF在层间界面区域的分布状态.结果表明:借助Minitab信噪比优化实验参数,比正交试验参数设计手段更加有效;选取熔融温度为210℃、喷嘴直径为0.5mm、送丝速度为14mm·s-1、微米短切CF含量为7wt％,上述参数组合进行数值计算获得的喷嘴出口流体速度方差最大,为两相增强材料n-HA与微米短切CF在层间界面区域最均匀分布创造了积极有利条件,且试样拉伸性能最强.

关键词：熔融沉积成型、n-HA、微米短切CF、PLA基生物复材丝材、信噪比

所属期刊栏目：40

分类号：TB332(工程材料学)

资助基金：中国矿业大学中央高校基本科研业务费专项2020ZDPYMS36

在线出版日期：2023-04-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：407-418