淺談新型金屬材料成型加工技術

李蘭軍

（甘肅省招標中心，甘肅 蘭州730000）

當前，新型的金屬復合材料已經得到了廣泛的應用，復合型材料雖然成本與技術要求都較高，但其所具有的材料特性相較于普通的金屬材料具有更高的性能優勢，成為工程建設的重要材料。除此之外，更多的零部件制作采用新型金屬材料，也催生了很多先進的成型加工技術。那么在新時代背景下，究竟如何才能進一步存進新型金屬材料成型加工技術的發展與完善，是當前的材料工程師應該重點關注的問題。

1 關于新型金屬材料的綜述

1.1 新型金屬材料的固有特性

新型金屬材料的種類繁多，都涵蓋在合金的范疇之內，金屬材料的固有特性包括以下幾點：新型金屬材料具有更好的延展性；新型金屬的化學性較為活潑；新型金屬具有特有的光澤與色彩等。當前應用廣泛的新型金屬材料包括形狀記憶合金、高溫合金、貯氫合金以及非晶態合金等。

1.2 新型金屬材料的加工特性

1.2.1 焊接性

焊接性是金屬成型加工的基礎特性之一，所指是金屬材料通過焊接來完成二次成型并滿足設計要求。新型金屬材料的焊接性良好，在焊接時可以保證沒有氣孔、沒有裂縫等。新型金屬材料具有好的焊接性通常收縮小、導熱性能好。

1.2.2 鍛壓性

鍛壓性對于金屬的成型加工的關鍵因素，金屬具有的鍛壓性能夠使金屬在鍛壓的過程中承受塑性變形，并有效緩解沖壓。除此之外，金屬的鍛壓性還會受到加工條件的影響。

1.2.3 鑄造性

金屬所具有的鑄造性包括收縮性、流動性、偏析以及裂紋敏感性等具有相關性，由于新型金屬材料均為合金，因此其中含有的高熔點元素會金屬的流動性降低，給材料成型加工增加了一定的難度。

2 新型金屬材料成型加工的原則分析

應用于工程施工以及企業產品中的新型金屬材料通常具備耐磨性良好、硬度高的特性，具備這些特性的新型金屬材料能夠滿足工程及產品的成型與質量要求，卻也為成型加工帶來了一定的難度。通常情況下，為了保障金屬材料成型加工的質量，針對不同的金屬會采用不同的加工技術。例如有些特殊的金屬復合金屬材料只有通過金屬基復合材料的纖維性增強，才能實現成型加工。而其他特殊的新型金屬材料在進行成型加工時需要更加復雜的技術，因此，在進行二次加工時要做到因材料的不同而采取有針對性的技術，做到具體問題具體分析，從而切實推進新型金屬材料成型加工的實踐進程。

當前，新型金屬材料的成型加工通常會涉及到焊接、擠壓、鑄造、超塑成型以及切削加工等加工技術，筆者通在實際的工作中發現，加工過程中的任何一個小的失誤或者紕漏，都會對材料的成型造成一定的影響，因此，在加工之前，一定要對金屬材料的物理及化學屬性進行深入的、透徹的了解，從而能夠基于其可塑性實現成型加工，這也是當前選擇復合材料的重要原則與指標之一。

3 新型金屬材料成型加工的技術

3.1 粉末冶金成型加工技術

粉末冶金法是應用于新型金屬材料成型加工中的最早的技術之一，主要用于制造復合材料零件、顆粒制造以及金屬基復合材料中的晶須增強等，且以上成型加工可以通過這一方法直接完成。粉末冶金加工技術的適用范圍主要是針對尺寸較小、形狀不復雜以及較為精密的零件，因為粉末冶金技術的優勢在于成型制作過程中能夠根據實際中的需求來進行增強相含量的調節，即顆粒含量在半數以上；制作中的增強相較為精密，且組織更加細密，除此之外，粉末冶金法還具有界面反應少的優勢，有效提升了工作效率。例如，美國的DWA公司在設備支撐架以及自行車架等的制作方面就充分應用了這一方法。

3.2 鑄造成型技術法

鑄造成型技術法已經經過了實踐的檢驗，成為當前最為成熟的鑄造技術。鑄造成型法能夠滿足筆者在上文中所提及的加工原則，還被廣泛應用于復合材料零件的生產與制作之中。當前，隨著實際加工情況復雜性的增加，使得鑄造成型法滯后性明顯，具體的參數設置以及工藝方法選擇等都必須進行改進，在成型加工的過程中，流動性的增加以及熔體的粘度等都會受到材料中顆粒增加的影響，除此之外，高溫也會使材料的化學屬性發生變化。針對以上出現的問題，具體有效的解決方法在于針對不同的材料成型加工采取熔模鑄造、壓鑄、金屬型鑄造以及砂型鑄造等方法。

3.3 機械加工鑄造法

機械加工鑄造法通常利用銑、車、以及鉆等方法進行金屬基復合材料的加工，與其他金屬的加工相同的是在精加工鋁基復合材料中采用金剛石道具來進行成型加工。具體的方法有以下幾種：首先是銑削的方法，具體的材料包括l5%～20%的粘結劑、聚金剛石刀具以及端面銑刀，在進行銑削時需要先利用切削液來實現冷卻，并增加銑削顆粒；其次是車削的方法，利用乳化液進行冷卻，刀具為硬質合金刀具；最后則是鉆削的方法，利用外切削液進行冷卻，通常采用PCD鑲片麻花鉆頭。

3.4 電切割技術法

電切割法是指在成型加工過程中根據零件形狀的負極來決定采取怎樣的幾何切割形狀，在材料切割時利用正極溶解的基本方式來實現材料的切割。對于零件成型加工中存在的殘屑以及未溶解的纖維等，可以利用零件與負極之間的間隙來實現清洗。與傳統的放電加工法相比，顯著優勢在于在介電流液中浸入移動的電極線，從而能夠通過液體壓力沖刷以及局部高溫實現對零件的成型加工。利用電切割法進行成型加工時，非導體復合材料通常會由于放電效果差而產生一定的影響。如在鋁基復合材料加工時，由于切割速度慢以及切口粗糙等問題，就不能沿用傳統的切割參數。

3.5 焊接技術法

焊接技術法作為成型加工的重要方法之一，通常被應用于金屬及復合材料成型構建中，例如航天飛機、汽車傳動軸以及自行車等。焊接熔池的流動性以及粘度等易發生變化，并受到增加物的影響。成型加工中，金屬的化學反應通常發生在基體金屬與增強物之間，對焊接速度造成了一定的限制，面對這一問題，通常的解決辦法有以下幾種：首先是基于慣性摩擦，將其中一個部件進行軸對稱旋轉；其次是熔化焊的基本處理方法；除此之外，還可以利用擴散焊的方法進行焊接。

3.6 模鍛塑性成型法

模鍛塑性成型法在鎂基復合材料與鋁基礎復合材料中有廣泛的應用，成型法涉及到超速成型、模鍛以及擠壓等方法。利用此方法生產出來的零器件性能好、組織更加細密。但是在應用的過程中需要注意以下幾方面：第一方面是通過擠壓溫度的適度提高，可以對應提高金屬材料的塑性；第二方面是在模具表面進行涂層或者使用潤滑劑等實現摩擦條件的改善，降低材料成型的難度；第三方面則是擠壓速度受到增加物的影響，為了防止零件產生橫向裂紋，一定要控制好擠壓速度。

4 結語

新型金屬材料作為一種現代化的先進材料，擁有更為廣泛的實際應用價值，而其所具有的高模量、高韌性以及高強度的特性使其更具生命力。成型加工作為二次加工，涵蓋了金屬學、物理學、傳熱學等多個學科，這就使得在在成型加工時需要進行更加深入的、廣泛的探究。筆者相信，在現代科學技術迅速發展的今天，通過對新型金屬材料成型加工技術的探究，能夠為金屬材料的廣泛應用提供可能，同時為金屬產業結構的調整與優化奠定基礎。

［1］候立強,郭秋穎.新型金屬材料成型加工技術分析[J].科技研究,2014(5)：124.

［2］張利民.新型金屬材料成型加工技術研究[J].科技咨詢,2012(16)：113-114.