近些年来,微机电系统(MEMS)领域得到了快速发展,在对结构件精度提出更高要求的基础上,精密微模具的加工成为了关键的问题。现有的微模具加工方法均存在一定局限性。寻找一种成本低的加工方法制作出强度高、精度高的微模具具有十分重要的工程意义。金属玻璃,不仅具有优异的强度、硬度、耐磨损等力学性能,当温度升高至其过冷液相区时,又可以像高分子材料一样成型各种复杂的图形。由于缺少了传统晶态金属内部晶界结构特点的限制,对金属玻璃进行微热压印成型实验,可以在原子级别上精确复制模具上的结构化图案。降低温度,金属玻璃既可以保持这些被复制上的图案,又可以恢复原有优异的力学、物理以及化学性能。大部分金属玻璃的玻璃化转变温度都高于常用工程高分子材料的熔融温度,这使得金属玻璃可以作为模具应用于微成形领域。本文主要针对微米级金属玻璃模具结构强度及疲劳性能,开展以下几方面研究:(1)对Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5(Vitreloy1,简称Vit-1)大块金属玻璃进行切割,制备出不同尺寸的块状金属玻璃样品。利用自行设计的抛光装置抛光圆片状样品。通过原子力显微镜对抛光后的样品表面进行粗糙度测定。X射线衍射验证切割抛光后的金属玻璃样品仍然处于非晶状态。利用DSC测定出该金属玻璃的玻璃化转变温度及过冷液相区,为后续热压实验温度的设定提供参考。利用ICP体硅加工工艺,获得表面具有特定微结构的硅模具。对圆片状金属玻璃样品进行微热压印成型实验,获得单轴静态压缩和压-压疲劳实验所需微圆柱样品,通过扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对微圆柱形貌进行表征。(2)取一部分微圆柱样品进行退火处理。利用X射线衍射对退火前后的样品进行表征,并进行单轴静态压缩实验,比较微圆柱样品退火前后的力学性能。利用扫描电子显微镜对静态压缩失效的样品进行形貌表征并分析其静态压缩断裂失效机理。(3)利用疲劳试验机分别对退火前后的微圆柱样品进行单轴压-压疲劳实验。取107次循环寿命为无限寿命。将实验获得的应力-寿命数据点拟合得到S-N曲线,比较退火前后样品的压-压疲劳性能。通过扫描电子显微镜对失效样品的整体及断裂表面形貌进行观测,并分析样品在循环载荷作用下失效的机理。(4)利用抛光机对不同尺寸的大块金属玻璃板材进行金相抛光,通过微热压印成型实验复制硅模具上不同形状的微流控芯片图形。在得到的金属玻璃微模具上利用热压成型工艺加工PMMA微流控芯片成品。再利用有限元模拟软件COMSOL,以实验获得的疲劳寿命S-N曲线作为失效判据,预测微模具结晶前后在高分子材料热压成型过程中的使用寿命。并对金属玻璃微模具在金属板材冷压过程中的应用进行展望,预测其结构强度及疲劳寿命。