块体非晶合金微成形技术的研究进展及发展趋势

非 晶合 金是 一种 具有 长程无 序 而短程 有 序结 构 的 金属 材料 ， 在微 成 形 中不 存 在 晶粒 尺 寸 效 应［ １ 。因 此 ， 非
晶 材 料 是 一 种 比较 理 想 的微 成 形 材 料 。
塑 性变 形 十分有 限 ］ ， 这严 重 制约 着非 晶合 金作 为 高
点 以及 块 体 非 晶 微 成 形 技 术 的 最 新 研 究 进 展 ， 并 阐 述 了块 体 非 晶 合 金 微 成 形 技 术 的 发 展 趋 势 ， 指 出 了 新 的
发展 方 向。
等 领域 的研 究热 点 。随着 大规模 集成 电路制 造技 术 和 以计算 机为 代表 的微 电子 工 艺 的发 展 ， 越 来 越 多 的 电
李春燕 等 ： 块 体 非 晶 合 金 微 成 形 技 术 的研 究 进 展 及 发 展趋 势
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ５ — ２ １ ３ ３ — ０ ５
块 体 非 晶 合 金微 成 形 技 术 的研 究 进 展 及 发 展 趋 势
李春 燕 ， 寇生中 ， 赵 燕春 。 ， 袁 小鹏 ， 袁 子 洲
子 元件 、 电器 组 件及 计 算 机 配 件 等相 关 零 件 开 始 采 用 微 成形技 术进 行生 产 。 目前 用 于微成 形 技 术 的材 料 主要 有 金 属 、 高 分 子
材料 和半 导体 材料 等 。材料 晶粒度 的大 小 是决 定 微 成 形能 力重要 参 数之一 。 日本学 者 曾研究 了晶粒 大 小 对 微 成 形 性 能 的 影 响 。多 晶 体 很 难 压 入 Ｖ 型 槽 （ 宽
综述 了近年 来块 体非 晶合 金微 成形 技术 领 域 的研 究 现 状及 发展 趋 势 ， 指 出 了块 体 非 晶合 金 微 成形 技 术 的发
展方 向 。
区 的超 塑 变 形 行 为 引 起 了人 们 的广 泛 重 视 。Ｉ ｎ ｏ ｕ ｅ 等ｌ １ 利 用 反 重 力 吸 铸 法 制 造 出 外 径 ２ ｍｍ，壁
１ 引 言
块体 非 晶合金 （ ｂ ｕ ｌ ｋ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｃ ｇ ｌ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ， Ｂ ＭＧｓ ） 具 有
优 良的磁性 、 高弹性 极 限 、 高 强度 、 高硬 度 与 耐磨 、 耐 蚀 性等 ， 这 些独 特 的物 理和力 学 性 能使 其 成 为最 有 前 景 的新 型结构 和 功 能 材料 ＿ ３ ｌ 。然 而 ， 由 于 不存 在位 错 、 孪 晶等微 观结 构 缺 陷 ， 大 多 数非 晶合 金 室 温 下 的 宏 观
关键 词 ： 块体非晶合金（ Ｂ ＭＧｓ ） ；微 成 形 技 术 ； 非 晶 合 金微 型零 件 ； 研 究 现状 ； 发展 趋 势 中 图分 类号 ： ＴＢ ３ ８ ３ 文献 标 识码 ： Ａ
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ ０ １ ３ ． １ ５ ． ０ ０ １
是 制备 复杂 的微 纳尺 度 零 件 ， 成 为 极 具 发 展前 景 的 研 究 领域 。 本 文介 绍 了微 成 形技 术 的基 本 特 点 及 研 究 领 域 ，
塑性 成形 方 法 由于 加 工 的零 件 尺 寸 精 度 高 ， 在 生 产 微
小精 密零 件 时具有 显著 优势 。利 用非 晶合 金 在过 冷 液 相 区具有 超 塑性 的特点 加工 微小 零件 的方 法 即微 成 形 技术 。 ２ ０世 纪 ９ ０年 代 开 始 ， 块 体 非 晶合 金 在 过 冷 液 相
厚 ０ ． ２ ｍｍ 的 Ｔ ｉ 基非 晶 合金 管 ， 并 进 一 步 制 备 出 非 晶
２ 微 成 形Байду номын сангаас技 术 简 介
微成 形技 术 （ ｍｉ ｃ ｒ ｏ — ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） 是 指 通 过
强 度工 程材 料 的应 用 。但 是 ， 非 晶合 金 有 一 个 重 要 特
性， 即在过 冷 液 相 区 （ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｏ ｌ ｅ ｄ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ Ｌ Ｒ）
３ 块 体 非 晶合 金 微 成 形 技 术 的 研 究 现 状
（ １ ． 兰州 理工 大学 甘 肃省 有色 金属 新材 料省 部共 建 国家重 点实 验室 ， 甘肃 兰 州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ； ２ ． 兰 州理 工大 学 有色 金属 合金 及加 工教 育部 重点 实验 室 ， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ）
摘 要 ： 介 绍 了微 成形 技 术 的基 本 特 点及 主要 研 究 领域 ， 指 出非 晶合 金 材 料 是 一 种 比较 理 想 的微 成 形 材 料 。综述 了块 体 非晶合金 材料 应 用到微 成 形 领域 的优
ｌ ｆ ｍ） 中， 细化 的超 塑 材 料 相 对 较 容 易 ， 而最 容 易 压 入 的材 料 是 非 晶态 材 料口 。此外 ， 对 于 多 晶体 材 料 ， 当 成 形件 尺寸 微 小化 后 ， 材料 的 晶粒 组 织 和各 向异 性 对 塑 性变 形行 为 影 响严 重 。塑性 流 动 、 流动 应 力 等 诸 多 方 面对 于坯 料 尺寸 变 得 十 分 敏感 ， 表 现 出一 系列 明显 的尺寸 效 应 ， 限 制 了微 成 形 技 术 的 发 展 与 应 用 口 。
现有 非 晶合 金制 件 的加 工 方 法 主 要 有 铸 造 成 形 、 超 塑性 成 形 、 非 晶合 金 的 连 接／ 焊 接 ３种 ， 其 中超
具 有超 塑性 ， 利 用 这 一 特性 可 以实 现 非 晶合 金 的 精 密 成 形 。因此 ， 利 用非 晶合 金超 塑性成 形 精 密零 件 ， 尤 其