金属玻璃热塑性微成型研究的中期报告.docx

金属玻璃热塑性微成型研究的中期报告
一、研究背景
金属玻璃是一种新型材料，具有良好的力学性能和化学稳定性，被广泛应用于航空航天、医疗器械、电子器件等领域。但是，由于其高度非晶化的特点，使得其成形难度较大，特别是在微尺度下成形更具挑战性。因此，研究金属玻璃在微尺度下的成形工艺和机理对于推动其应用具有重要的意义。
二、研究内容
本研究以Zr-Cu-Al系金属玻璃为研究对象，通过模拟软件和实验方法，研究了金属玻璃在微尺度下的热塑性微成形过程和机理。研究内容主要包括以下几方面：
1.基于分子动力学模拟方法，建立了Zr-Cu-Al系金属玻璃的模型，并模拟了其微尺度下的拉伸过程和塑性变形机理。
2.利用纳米压痕技术对金属玻璃进行微尺度下的变形实验，探究了其塑性变形和破裂特性，并与模拟结果进行了对比验证。
3.在实验基础上，采用焊接极微尺寸的金属选区光刻（MUSCLE）技术，实现了对金属玻璃的微成形，包括微弯曲和微压印等。
4.进一步研究了金属玻璃的热塑性微成形机理，分析了其液态-非晶态-晶态转变和热塑性变形机制。
三、研究成果
1.通过分子动力学模拟，揭示了Zr-Cu-Al系金属玻璃的微尺度塑性变形机制，发现在拉伸过程中，其分子链的非晶-晶态转变和分布状态对其力学性能具有重要的影响。
2.利用纳米压痕实验，进一步验证了模拟结果，并研究了其微观结构和塑性变形特性。
3.采用MUSCLE技术，在微尺度下成功实现了对金属玻璃的微成形，包括微弯曲和微压印等。
4.研究了金属玻璃的热塑性微成形机理，发现其液态-非晶态-晶态转变和温度-应变速率的关系对其塑性变形具有重要的影响。
四、研究意义和展望
本研究通过模拟和实验相结合的方法，揭示了金属玻璃在微尺度下的塑性变形机理和热塑性微成形机制，为其应用和开发提供了科学依据。同时，本研究还为金属玻璃的微成形和微加工提供了新的思路和方法，为拓展其应用领域开辟了新的空间。未来，还需要进一步完善金属玻璃微成形技术和加工设备，以实现其规模化生产和广泛应用。