高温热处理是严格必需的，以修复 3D 打印过程中造成的结构缺陷。由于 3D 打印部件冷却速度快，PEEK 材料会留下分子链无序和结晶度低的缺点。将部件重新加热到大约 300°C，可以使这些分子重新排列，显著提高屏蔽体的机械强度和耐久性。
3D 打印固有的快速冷却导致 PEEK 分子无序且强度较低。后处理热处理提供了这些分子排列成高结晶结构所需的热能，这对于在极端航空航天和核环境中的生存至关重要。
“即打即用”部件的问题
快速冷却的影响
在 3D 打印成型过程中，复合材料会熔化然后非常快速地固化。这种快速转变会在聚合物链来不及组织之前就将其冻结在原位。
低结晶度
这种缺乏组织的结果是部件的结晶度很低。如果不进行干预，材料将保持无序状态，无法充分发挥 PEEK 聚合物的全部机械潜力。
热处理如何恢复结构
重新排列分子链
为了纠正这一点，打印好的屏蔽体被放置在恒温控制箱中，并重新加热到大约 300°C。在此温度下，聚合物链获得足够的活动能力来进行移动和重组。
提高结晶度
随着链的重新排列，它们会排列成结构化的结晶模式。从无定形（无序）状态到结晶（有序）状态的转变是改善材料性能的基本机制。
由此产生的性能提升
梯度分层结构
热处理过程促进了复合材料内部梯度分层结构的形成。这种特定的结构排列有助于提高屏蔽体的整体完整性。
增强的机械性能
结晶度提高的直接结果是拉伸强度和弯曲模量的显著提升。这些改进确保屏蔽体足够耐用，能够承受恶劣操作环境的物理要求。
理解操作要求
设备必要性
要获得这些结果，需要精确的环境控制。不能依赖环境冷却；需要一个能够维持 300°C 的专用恒温控制箱。
工艺时间
这为制造工作流程增加了一个强制性的后处理步骤。您必须考虑热处理完全重组分子链所需的特定持续时间。
为您的目标做出正确选择
为确保您的 PEEK 和钨复合材料屏蔽体按预期运行，请遵循以下指南：
- 如果您的主要关注点是结构完整性：您必须承诺在 300°C 下进行打印后热处理，以最大化结晶度和拉伸强度。
- 如果您的主要关注点是工艺速度：请注意，跳过热处理阶段将导致屏蔽体分子链无序且机械性能较差。
正确热处理这些复合材料是将打印部件转变为高性能防护屏蔽体的唯一方法。
总结表：
| 特征 | 即打即用状态 | 热处理后（300°C） |
|---|---|---|
| 分子结构 | 无序 / 无定形 | 高结晶度 / 有序 |
| 冷却速率 | 快速固化 | 受控热重组 |
| 机械强度 | 低拉伸强度 | 显著增强的耐久性 |
| 结构完整性 | 易碎 / 无序 | 梯度分层结构 |
| 理想应用 | 原型制作 | 航空航天、核能及极端环境 |
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参考文献
- Yin Wu, Dichen Li. Mechanical Properties and Gamma-Ray Shielding Performance of 3D-Printed Poly-Ether-Ether-Ketone/Tungsten Composites. DOI: 10.3390/ma13204475
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
