增材制造聚合物功能梯度材料研究进展

聚合物功能梯度材料(PGMs)是一种以聚合物为连续相,多种材质相互耦合,组成结构和性能在材料空间方向上进行连续梯度变化的非均质复合材料。传统PGMs制备方法存在原理复杂、难定制、通用性差等问题。本文介绍了增材制造(AM)基于“离散-堆积”的成型原理和优势,综述了适用于PGMs的增材制造技术:熔融沉积成型、直写成型、立体光固化、喷射成型和选择性激光烧结的功能梯度材料成型基本原理、材料特点和性能。虽然在增材制造制备PGMs的过程中存在缺乏设计准则、表征方法和系统研究方法等问题。但是,随着对增材制造新概念材料进行基础科学研究的深入,以及针对特定使役条件和工艺性能的具体应用不断发展,增材制造将成为PGMs制备的一种极佳方法。

功能梯度材料增材制造技术的研究进展及展望

功能梯度材料(FGM)是一种非均质工程材料,在定制区域内具有空间渐变的组分、孔隙或微结构。FGM在生物医学工程、核工业、航空航天、半导体光电、国防军工等领域都有着广泛的应用。随着功能梯度材料的广泛应用,制备周期长、工序复杂的传统制造技术越来越难以满足可定制、形状复杂的功能梯度材料的快速制备要求,需要一种更柔性、更高效的制造技术来促进功能梯度材料的发展。增材制造(AM)技术是一种革新的材料成型技术,利用计算机辅助设计(CAD)能快速地将材料层层叠加成型,制备零件或原型。增材制造技术与功能梯度材料的结合有广阔的发展前景,尤其是能更柔性、更高效地制备形状复杂的零部件。在概述功能梯度材料的梯度类型及传统制造方法的基础上,本文综述了国内外不同增材制造技术制备功能梯度材料的研究进展,主要包括增材制造技术的基本原理、工艺特点和功能梯度材料的性能及应用范围,并针对前处理工艺中的零件成型方向和轨迹规划进行了论述,最后,总结了已存在的问题,并对未来发展趋势进行了展望。