高强度铜合金微型弹簧制备工艺研究(2)
3.2.2 晶粒尺寸对成形质量的影响 24
3.2.3 挤压速度对成形质量的影响 26
3.3 本章小结 27
4 QAl7铜合金微弹簧微观组织及力学性能 28
4.1 微观组织分析 28
4.1.1 组织分布分析 28
4.1.2 组织流线分析 29
4.2 硬度分析 31
4.2.1 硬度分布分析 31
4.2.2 不同工艺参数对硬度的影响 31
4.3 本章小结 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献37
1 绪论
1.1 引言
电子、通讯、微机电系统、微系统技术等领域的发展促进了微型化产品的需求。作为微型执行器等重要组成部分，平面微弹簧在微机电系统(MEMS)中发挥着重要作用。因此，研究平面微弹簧制备工艺是一个有着非常重要意义的课题。
1.2 微成形简介
刻蚀、光刻、LIGA等传统微细加工技术已不能满足大批量复杂三文微器件的生产要求。而塑性成形加工具有产品精度高、成本低和生产效率高等特点，所以塑性成形加工技术的微挤压、微冲压等微塑性成形加工技术是近年来微型化零件制备的研究热点。
1.2.1 微成形技术
微成形加工技术是实现微机电系统的加工基础，可以制造出尺寸极为微小的元件，甚至人的肉眼难以直接感知。
现有的微塑性成形工艺尺度多为亚毫米到亚微米量级，属于宏观微机械到介观微机械的范畴和微米级微细加工(micro-fabrication)向亚微米级微细加工(sub-micro-fabrication)的过度。其设计理论和工艺原理等可基本遵循传统理论。但随着微结构尺寸的缩小，摩擦力和其他表面力已成为影响其性能的关键因素，而体积力和外载荷重要性弱化[1]。
1.2.2 微成形技术的特点及应用
微成形技术继承了传统塑性加工技术力学性能好、材料利用率和生产效率高等优点，可以采用挤压、冲裁、弯曲和拉伸等各种塑性加工方法，精密成形各种复杂三文微型零件，广泛运用于紧固件和集成电路引线框等微机械和电子产品中。
微成形技术用于航空航天领域时可以大幅减少航天器的重量，如果把一颗人造地球卫星上的所有零部件都采用微成形技术加工成微观尺寸的话，其重量将会变得非常轻，发射航天器所需的燃料也会相应地减少很多，这样就能使航空航天成本降低,另外，大部分航天器都属于一次性产品，减小其尺寸后可节省更多珍稀材料。
微成形技术也可用于医疗卫生方向，比如人体微血管在被血液垃圾堵塞后容易导致脑淤血、冠心病等危险的发生，传统的治疗方法是采用搭桥等大手术，这样的手术本身就很危险而且会留下术后各种不适，对人体造成很大伤害。采用微成形技术制造尺寸极为细小的机器人将其导入人体血管后用其自带的微型道具便可以疏通血管减少病人的痛苦。
另外，随着产品微型化已成为工业界不可阻挡的趋势，特别表现在MST、MEMS、电子、通讯等领域。微形弹簧、螺栓以及连杆等微形零件已广泛应用在笔记本、手机、微形导航系统、医疗器械、蚊子导弹、纳米卫星以及特种新型器件等[1，2]。
1.2.3 现阶段微成形技术领域
微成形技术是一种只有十几年历史的新兴技术，其理论基础和制造技术还很不完善。三文的纯金属、单晶硅与一些二元合金等微型器件已经可以制造出来，在研究室中还可以做出尺寸在微米级的齿轮等细小零部件，然而实际应用并不多，并且多数情况下生产成本是非常高的，且难以做到批量生产。目前，日本、美国及欧洲等工业发达国家已投入了大量资金资助相关研究工作。日本研究机构和知名企业奥林巴斯公司等已经对微成形技术和微成形机械进行了大量研究。美国国会把微电子机械系统列为21世纪重点发展的学科之一；德国研究技术部等其他研究机构也把微型机械系统列为新开发的重点项目。微成形技术未能得到广泛应用主要是因为对其研究时间短，有很多技术问题需要解决。