500μm微型弹簧微纳米加工技术研究(2)

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3 实验结果与分析 19

3.1 轧制处理后 T2 紫铜显微组织 19

3.2 T2 紫铜腐蚀速度分析 19

3.2.1 晶粒尺寸对 T2 紫铜腐蚀速度的影响 19

3.2.2 配方对 T2 紫铜腐蚀速度的影响 21

3.3 正交实验结果 22

3.4 微弹簧外观形貌分析 24

3.4.1 基板厚度对微弹簧成形质量的影响 24

3.4.2 配方对微弹簧成形质量的影响 25

3.5 表面粗糙度分析 26

3.5.1 晶粒尺寸对 T2 紫铜腐蚀表面粗糙度的影响 26

3.5.2 温度对 T2 紫铜腐蚀表面粗糙度的影响 27

3.5.3 配方对 T2 紫铜腐蚀表面粗糙度的影响 28

3.6 本章小结 28

结论 29

致谢 30

参考文献 31

1. 绪论

微机电系统（MEMS）是 20 世纪 80 年代末在微电子技术和半导体工艺基础上发展起来的多学科交叉融合高新技术，集微型结构的传感器、执行器、信号处理和控制电路于一体并可以同时处理和获取信息的微型智能器件或系统。MEMS 的出现将对工业工程产生了非常重要的影响，同时也为飞行器、卫星的小型化、微型化奠定了基础。随着微型化技术已经越来越趋于成熟，而当今微型化已经进入了全新的纳米时代，纳米时代的到来为人来开启了新的微观世界，而纳米技术的发展的前提则是微纳米尺度的功能结构和器件。然而材料结构在 100nm 以下就会遇到与宏观世界不同的加工问题，比如尺寸效应，表面效应等等。所以传统的加工方式已经不能满足微型加工的要求，所以微纳米加工技术的诞生就显得及其重要。

1.1 微纳米加工技术简介

微纳米技术是研究结构尺寸在 1 纳米至 100 纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。先进的纳米加工技术是实现功能结构材料纳米化的关键。在过去的很长一段时间内，微纳米加工技术已经对人们的生活产生了各种各样的影响，比如身材小巧功能强大的智能手机就是晶体管微型化最好的体现，因此纳米加工技术是现代高科技产业的一个极其重要的部分。微纳米加工技术的分类主要有三种类型①平面工艺；平面工艺在加工过程中并不和坯料产生直接接触，所以加工构件的尺寸大小不受加工工具的影响。由于成型的只能是二维或三维的结构，所以最后成品是整个系统而不是部件。②探针工艺；作为传统机械加工方法的一种延伸，光束可以直接在基底材料的表面形成纳米级图形。③模型工艺；是用纳米级的模具来制作需要的部件。主要包括纳米压印技术，塑料模压技术和模铸技术。 1.2 微弹簧制备技术和主要材料

微弹簧作为惯性器件的重要部分，如微型执行器、微型加速度传感器，因此在 MEMS 系统中发挥着重要作用。微弹簧在也起着至关重要的作用，引信中的弹簧是保证发射安全性的重要零件，MEMS 弹簧相较于传统引信中的弹簧元件更为安全。目前用于制作平面微型弹簧的材料主要分成两大类，硅质和非硅质。硅质微弹簧具有良好的机械性能和电性能，但在诸如冲击环境等需要弹性力较大的情况容易发生破碎。相比之下因为金属具有更好的延展性、机械强度及抗疲劳性能