Zr基非晶合金微齒輪成形及性能研究.pdf

1、微型齒輪作為MEMS器件的重要組成部分，目前正在朝著復(fù)雜化和微型化方向發(fā)展，其結(jié)構(gòu)的精度和可靠性問題也隨之變得越來越突出。非晶合金作為一種性能優(yōu)良的材料，顯示出其在微納制備領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景。本文以Zr基非晶合金作為研究材料，探索了微齒輪超塑性成形工藝，并對所制備微齒輪進行檢測，實現(xiàn)了微尺度下齒輪裝配及高速運轉(zhuǎn)。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）在220K/min升溫速率下，研究了Zr基非晶合金最佳成形溫度區(qū)間以及保壓時間對形變量的影

2、響。之后通過統(tǒng)計實驗研究了硅模具破碎原因，并配置夾具減小了超塑性成形過程中硅模具破碎概率。采用研究所得出的工藝參數(shù)，成形出輪廓清晰、齒形完整且依然保持非晶態(tài)的微齒輪。之后設(shè)計套刻工藝，制備出齒形完整的雙層非晶齒輪。
　?。?）利用共聚焦顯微鏡對微齒輪的厚度、端面傾斜角度及表面粗糙度進行檢測，從而驗證微齒輪形貌滿足其使用要求。并利用原位納米力學(xué)測試系統(tǒng)測得了微齒輪的硬度及楊氏模量，以及不同加載速率下的載荷—位移圖，通過分析該圖，得出

3、加載速率一定時，在較高加載速率下，微齒輪更容易產(chǎn)生變形。
　　（3）研究了微型齒輪系裝配工藝并設(shè)計裝配方案。應(yīng)用微型步進電機作為動力機構(gòu)，搭建三自由度微動平臺，實現(xiàn)了驅(qū)動輪與微齒輪系之間嚙合運轉(zhuǎn)。進行長時間高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)檢測，分別觀察了運轉(zhuǎn)10h及100h后微齒輪磨損情況。之后將硅齒輪和非晶齒輪進行嚙合運轉(zhuǎn)，比較了不同材料嚙合情況下潤滑油液殘余物能譜圖，并通過沖擊試驗，驗證了非晶合金良好的力學(xué)性能。
　　本文研究了Zr基非晶合金