随着信息化社会的快速发展,微机电系统(MEMS)被广泛应用于各行各业。平面微弹簧是MEMS中重要传递力和能量的结构,长寿命平面微弹簧对于保证微机电系统可靠性具有重要意义。通过挤压成形获得的铝青铜平面微弹簧疲劳寿命远高于微纳米加工技术制备的平面微弹簧,但裂纹的存在限制了铝青铜平面微弹簧疲劳寿命的进一步提高。为减少甚至消除裂纹以获得更好疲劳寿命的铝青铜平面微弹簧,需要研究该弹簧挤压成形过程中裂纹形成和分布规律。本文以QAl5合金为原料,利用微挤压的方法制备了平面微弹簧,研究了不同热处理工艺和轧制条件下QAl5合金的微观组织变化及力学性能,通过试验和有限元模拟探索工艺参数对微弹簧冷挤压裂纹产生和分布的影响。主要结论如下:熔炼得到了成分和相组成符合标准QAl5合金,其铸态组织为粗大的树枝晶,延伸率为65.3%,抗拉强度为237.7MPa,屈服强度为65MPa。轧制态QAl5经退火后微观组织中出现退火孪晶,在本文退火温度范围内,随退火温度增加,孪晶数目增多。QAl5经轧制形成纤维组织,轧制压下量越大,纤维组织越明显。成功制备出线宽为0.3mm、0.5mm和1mm的QAl5合金微弹簧柱。根据挤压特点,可以将弹簧柱挤压过程相应地分为三个阶段(镦粗阶段、模角过渡阶段和工作带阶段)进行分析。坯料在镦粗阶段变形较小,萌生裂纹的概率很小。坯料进入模角过渡阶段后应变逐步增加,当超过极限值时萌生裂纹,并随着应变的进一步增加裂纹扩展。坯料进入工作带后,根据应变情况,原有的裂纹进一步扩展,或者产生新的裂纹。试验和有限元模拟均表明冷挤压过程中铝青铜微弹簧柱在模角过渡阶段和工作带阶段产生裂纹倾向大,且内部裂纹产生倾向远低于表面裂纹。在试验条件范围内,轧制压下量对挤压裂纹的形成影响显著,挤压速度对裂纹产生无明显影响。弹簧柱产生裂纹密度随轧制压下量增加而增加,随摩擦系数增加而减少,小弹簧线宽产生挤压裂纹倾向高。基于试验和有限元模拟结果,裂纹产生倾向较小的工艺是:轧制压下量为30%,挤压速度2mm/min,摩擦条件为干摩擦,弹簧线宽为1mm。