Jul.2007 铸造 Vol. 56 No.7 FOUNDRY 673 专题综述 微精密铸造工艺研究进展 李邦盛·2,任明星1,傅恒志2 (1.哈尔滨工业大学微纳米技术研究中心,黑龙江哈尔滨150001 2.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨15000) 摘要:三维复杂形状的金属傲构件的微细加工一直是微机械研究的重点和热点,近年来涌现出许多的加工工艺,比较 而言,微精密铸造工艺在高效制备三维复杂形状的微构件方面具有十分独到的优势。文中从微精密铸造工艺、合金 铸型材料及相关理论等几个方面综述了国外基于熔模铸造的微精密铸造工艺的发展现状,并讨论了现有微精密铸造工 艺的不足,提出了微精密铸造工艺的发展方向,同时,对作者在金属型微精密铸造工艺方面的研究作了简要的介绍。 关键词:微机械;微精密铸造;微熔模;微构件 中图分类号:TG249.5文献标识码:A文章编号:1001-4977(2007)07-0673-06 Research Progress of Microprecision Casting Technology LI Bang-sheng", REN Ming-Xing"2, FU Heng- zhi (1. Micro/nano Technology Research Center of Harbin Institute of Technology, Harbin 150001 Heilongjiang, China; 2. School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang, China) Abstract: The micromachining of three-dimensional metal micropart with complicated shape is the emphasis and hotspot of micromechanical investigation all the times. Microprecision technology has particular advantages on fabricating three-dimensional metal micropal complicated shape efficiently compared with many other machining process appeared in years. In this paper, the development and present status of investment cast microprecision casting technology abroad are summarized from aspects of microcasting process, microcasting alloy, microcasting mould materials and related theory. The shortage of current microprecision casting technology and the develop direction have been discussed. At the same time the author's reasearch work on metal mould microprecision casting technology are briefly introduced Key words: MEMS; micro-precision casting; micro-investment; micropart 自从美国加州大学伯克利分校于1988年研制成功些缺陷,或加工材料单一,或加工尺寸范围窄,或 直径60-120μm的硅微型静电电机以来,微机械就因加工费用昂贵,或只能进行二维及准三维加工,或加 其广阔的应用前景和巨大的经济潜力而成为21世纪最工效率低下四,从而限制了其更广泛的应用。 具科研性的热点问题之一。到目前为止,微机械已在 2000年以来,一种全新的微机械加工工艺—微 航空航天、航海、原子能、生物工程、军事、化工、精密铸造工艺在德国问世,并在世界范围受到高度关 卫生医疗、机器人等方面有着十分广泛的应用,并将注。微精密铸造工艺是利用微尺度型腔的铸型来制造 深刻影响国民经济和国防科学技术的发展。各国科学整体尺寸在微米尺度或带有微米尺度微细结构的金属 家和政府都对微机械的研究给予了足够的重视。从微微构件的一种加工工艺。主要应用于介人外科手术的 机械的设计、加工、装配到应用,都进行了广泛而深仪器、生物工艺仪器等领域叫。这种工艺依托于传统 人的研究,尤其是对微机械的微细加工技术。自20世的铸造工艺,继承了传统铸造工艺的全部优点,如可 纪80年代以来,各种微细加工新工艺层出不穷,具有加工材料种类多,低成本、高效率,可加工复杂三维 代表性的主要有以下几种:硅基表面和体加工工艺口4、形状等,有效的弥补了现有工艺的缺点。微精密铸造 髙能束刻蚀工艺、LIGA工艺6、超精密机械加工工工艺是在对金属三维微构件的需求背景下出现的,迄 艺明以及微细电火花工艺等。但上述工艺都存在今为止,只有德国、日本和韩国及中国等少数几个国 基金项目:国家自然科学基金项目(50475028);国防基础科研重大项目子项目(K1401060130) 收稿日期:2007-02-14收到初稿,2007-04-26收到修订稿 作者简介:李邦盛(1960-),男,哈尔滨人,教授,主要从事微铸造成形、钛基合金熔模精密铸造成形、铝基和钛基复合材料的硏究。 E-mail:libs(@hit.edu.cnJu1．2OO7 VOI．56 NO．7 铸 造 FOUNDRY ·673 · 微精密铸造工艺研究进展 李邦盛 一，任明星-一，傅恒志 (1．哈 尔滨工业大 学微纳米技术研 究中心，黑龙 江哈 尔滨 150001； 2．哈 尔滨工业大学材料 科学与工程 学院，黑龙 江哈 尔滨 150001) 摘 要 ：三维复杂形状的金属微构件的微细加工一直是微机械研究的重点和热点，近年来涌现出许多的加工工艺，比较 而言，微精 密铸 造工艺在高效制 备三维 复杂形 状 的微构 件方面具有十分 独到 的优势 。文 中从微精 密铸造 工艺 、合金 、 铸 型材料及相关理论等几个方 面综述 了国外基于熔模铸造 的微精 密铸造 工艺的发展现状 ，并讨论 了现有微精 密铸造 工 艺的不足，提 出 了微精 密铸造工 艺的发展方 向，同时 ，对作者在金属 型微精 密铸造工 艺方面 的研究作 了简要的介绍。 关键词 ：微机械；微精密铸造 ；微熔模 ；微构件 中图分类号 ：TG249．5 文献标识码 ：A 文章编号：1001—4977 (2007)07—0673—06 ResearchProgressofMiCrOpreCiSiOnCastingTechnology LIBang-sheng’一，REN Ming-xing’一，FU Heng-zhi (1．Micro／nanoTechnologyResearchCenterofHarbinInstituteofTechnology，Harbin150001， Heilongjiang，China；2．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology Harbin150001，HeUongjiang，China) Abstract：The micromachiningofthree．dimensionaImetaImicropart with complicatedshape iSthe emphasis and hotspot of micromechanicaIinvestigation alIthe times．Microprecision casting technology has particular advantages on fabricating three-dimensionaI metaI micropart with com plicated shape eficiently com pared with m any other machining process appeared in resent years．Inthis paper．thedevelopmentand presentstatusofinvestmentcastmicroprecisioncasting technology abroad are summarized frOm aspects ofmicrocasting process，microcasting alloy， microcasting mould materials and related theory．The shortage ofcurrentmicroprecision casting technology andthe developdirection have beendiscussed．Atthe sam etim ethe author's reasearch workonmetaImouldmicroprecisioncastingtechnologyarebrieftYintroduced． KeyWOrds：MEMS：micro．precisioncasting；micro．investment；micropart 自从美国／Ju,~l,I大学伯克利分校于1988年研制成功 直径 60～120Ixm的硅微 型静 电电机 f1]以来 ，微 机械 就 因 其广阔的应用前景和巨大的经济潜力而成为21世纪最 具科研性的热点问题之一 。到 目前为止，微机械已在 航 空 航天 、航海 、原 子能 、生 物 工程 、军 事 、化 工 、 卫生医疗 、机器人等方面有着十分广泛的应用 ，并将 深刻影响国民经济和 国防科学技术 的发展。各国科学 家和政府都对微机械的研究给予了足够的重视。从微 机 械 的设 计 、加工 、装 配 到应用 ，都 进行 了广泛 而 深 人 的研究 ，尤 其是对 微 机械 的微 细加 工技 术 。 自20世 纪80年代以来 ，各种微细加工新工艺层出不穷 ，具有 代表性的主要有以下几种 ：硅基表面和体加工工艺 、 高能束刻蚀工艺[51、LIGA工艺【6 、超精密机械加工工 艺 以及微细电火花工艺[10-11]等。但 上述工艺都存在 一 些缺陷 ，或加工材料单一 ，或加工尺寸范围窄 ，或 加工费用昂贵 ，或只能进行二维及准三维加工 ，或加 工效率低下【l2]，从而限制了其更广泛的应用。 2000年 以来 ，一种 全 新 的微 机械 加工 工 艺——微 精密铸造工艺在德国问世 ，并在世界范围受到高度关 注。微精密铸造工艺是利用微尺度型腔的铸型来制造 整体尺寸在微米尺度或带有微米尺度微细结构的金属 微构件的一种加工工艺 。主要应用于介人外科手术的 仪器 、生物工艺仪器等领域【13]。这种工艺依托于传统 的铸造工艺，继承 了传统铸造工艺的全部优点 ，如可 加工材料种类多 ，低成本 、高效率 ，可加工复杂三维 形状等 ，有效的弥补了现有工艺的缺点。微精密铸造 工艺是在对金属三维微构件的需求背景下 出现的，迄 今为止 ，只有德 国、日本和韩 国及中国等少数几个国 基金项目 ：国家 自然科学基金项 目 (50475028)；国防基础科研重大项 目子项 目 (K1401060130)。 收稿 日期 ：2007~)2—14收到初稿 ，2007~)4—26收到修订稿。 作者简介：李邦盛 (1960一)，男，哈尔滨人，教授，主要从事微铸造成形、钛基合金熔模精密铸造成形、铝基和钛基复合材料的研究。 E—mail：libs@hit．edu．cn 维普资讯 http://www.cqvip.com