近几年，利用非晶合金制备微米甚至纳米级的高性能、复杂结构的微小零件已越来越受到航空航天、精密仪器、生物医疗、MEMS等尖端领域的关注，并且硅工艺与超塑性微成形工艺的结合更加快速地推动着非晶合金基础研究和微成形技术取得一个又一个成果。本学位论文以 Zr基非晶合金为研究对象，针对其热/力特性、变形特性对超塑性微成形的影响开展了实验与仿真研究，探索了复杂型腔多层硅模具设计和制备方法，进行了复杂微小零件的成形加工与质量分析，内容包括：　　（1）采用差示量热扫描仪（DSC）系统研究了Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金的三种热力学参数（退火温度，加热速率，孕育时间）对复杂微小零件超塑性微成形工艺参数的影响。同时，提出将加热速率作为工艺参数，分析了加热速率对玻璃化转变温度、晶化转变温度、过冷液相区以及孕育时间的作用机理并进行了理论与实验验证，获得了Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金的最大孕育时间曲线，为Zr基非晶合金超塑性微成形加工中退火温度、孕育时间、加热速率的选取提供了理论指导；　　（2）使用DSC等温退火实验研究了Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金多次退火加工后孕育时间的变化情况，分别进行了相同温度和不同温度下的二次退火实验，讨论了二次退火中加工时间分配对总体孕育时间造成的损失，提供了初次退火加工的加工时间与总孕育时间之间比值的合理范围，为配置Zr基非晶合金的多次退火工艺给出了参考；　　（3）基于课题组成员测得的流动应力-应变速率数据推导得到了包含温度和应变速率两个参量的 Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金流动应力本构方程，生成了对应的材料库并通过DEFORM3D讨论了非晶合金在微型齿轮模具型腔中进行恒加载速度成形和保压成形时的变形特性。同时，明确了保压成形含有三个工艺参数（保压压力、初始加载速度、加载速度减少过程），分析了三者对成形效果的影响并且给出了相应的选择标准。　　（4）根据DEFORM3D仿真结果和非晶合金的流动特性，以保压成形开始时的非晶合金流动边界为参考设计了微小双联齿轮及其对应的复杂型腔多层硅模具，使用干法刻蚀成功分层批量制备了高质量的硅模具，各分层通过定位销与孔实现了组合使用，型腔尺寸和图形对准精度均满足设计要求。　　（5）应用Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金、复杂型腔多层硅模具及优化的超塑性微成形工艺制备出微小双联齿轮，大齿轮模数0.05 mm，齿数36，厚度150μm；小齿轮模数0.05 mm，齿数30，厚度150μm；中心轴孔直径0.8 mm。对成形后零件的非晶态材质、形状质量、充型率和微观表面质量进行了分析，探讨了加工时间、硅模具质量、成形压力等因素对零件性能影响，验证了工艺的可行性，给出了微小双联齿轮的总体工艺流程。　　随着非晶合金家族成员越来越庞大，各种优异的性能使其成为高性能的微米甚至纳米级微小零件或结构的首选材料。当前，基于硅模具的非晶合金复杂三维微小结构制备处于二维结构向三维结构转变的瓶颈期，因此，深入挖掘Zr基非晶合金和硅模具的潜能，改进硅模具制备工艺，并结合实际情况优化非晶合金超塑性微成形工艺是十分有价值的。