Zr基非晶合金模具原型制備技術(shù)及應(yīng)用.pdf

1、利用塊體非晶合金在較寬的過冷液相區(qū)的超塑性性能進(jìn)行微米或納米級成型是當(dāng)前塊體非晶合金應(yīng)用研究的熱點(diǎn)之一。同時(shí)塊體非晶合金由于其獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度、耐磨性和抗腐蝕性,滿足可重復(fù)批量生產(chǎn)復(fù)雜而有精密微細(xì)結(jié)構(gòu)塑件的性能要求,是制造精密微模具的理想材料。目前塊體非晶合金已應(yīng)用于微米/納米級的零件(如微齒輪,微彈簧,IC探針等)、高密度存儲(chǔ)裝置、相干光學(xué)零件、微型模具及微型傳感器等微制造領(lǐng)域。因此研究一種面向微流控芯片的熱壓轉(zhuǎn)印非晶合金

2、模具的新型制造工藝是具有很大的實(shí)際意義的。
　　本論文主要工作就是開發(fā)出一種塊體非晶合金微模具。首先在硅片上刻蝕出微流道陰模,利用非晶合金較寬的過冷液態(tài)區(qū)易成型特點(diǎn),通過熱壓法將其復(fù)刻到非晶合金上,從而得到非晶合金精密微模具,再通過熱壓轉(zhuǎn)印法將非晶合金得到的圖案轉(zhuǎn)印在聚合物上,形成聚合物微流道。從而實(shí)現(xiàn)聚合物微流道的熱壓轉(zhuǎn)印成型,并可望形成一套可實(shí)現(xiàn)重復(fù)應(yīng)用的熱模壓工藝。
　　對非晶合金熱壓成型過程進(jìn)行仿真模擬,觀測非晶合金

3、熱壓過程的應(yīng)力應(yīng)變和材料充型變化,指導(dǎo)實(shí)際的熱壓過程。應(yīng)力應(yīng)變主要集中在靠近微流道直角尖端處,成型效果有難易,圓盤結(jié)構(gòu)最易充型,彎型結(jié)構(gòu)和直流道結(jié)構(gòu)次之,長直流道結(jié)構(gòu)和直角流道結(jié)構(gòu)再次之,最后是三叉120°流道結(jié)構(gòu)。
　　研究熱壓溫度、熱壓速率和熱壓壓力對非晶合金模具制造的影響,確定非晶合金模具制造的合理參數(shù),實(shí)現(xiàn)塊體Zr48Cu45Al7非晶合金模具制造工藝。熱壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,參數(shù)的不同,成型效果不同,溫度470℃、熱壓壓力36

4、00N和熱壓速率5×10-3mm/min這一組參數(shù)實(shí)驗(yàn)效果最合理。并列舉了成型過程中出現(xiàn)的問題(如非晶表面氧化,部分充型等),結(jié)合仿真模擬和實(shí)驗(yàn),分析問題的產(chǎn)生原因和解決方案。
　　研究熱壓溫度、熱壓速率、熱壓壓力和熱壓時(shí)間對非晶合金模具轉(zhuǎn)印聚合物微流道的影響,確定熱壓轉(zhuǎn)印工藝的合理參數(shù),實(shí)現(xiàn)聚合物微流道熱壓轉(zhuǎn)印制造工藝。熱壓轉(zhuǎn)印試驗(yàn)結(jié)果顯示,參數(shù)的不同,成型效果也是不同的,溫度145℃、速率1.5×10-2mm/s、時(shí)間90s和