對新型金屬材料成型加工技術進行研究

蔡蓓

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，科技水平的不斷提高，新型的金屬復合材料開始得到廣泛的應用。新型的金屬復合材料相對于傳統的普通金屬材料有著更好的性能及其應用價值，成為了許多工程建設的首選材料。與此同時，大量零部件應用新型金屬材料，也推動了對其成型加工技術的創新和改善。但是，制造成型的新型金屬復合材料，需要的成本和相關的技術要求也明顯提高。成型加工技術涉及到物理、化學等多門復雜深奧學科的知識，對新型金屬材料的科學研究也還不夠透徹，所以對其成型加工的技術也還不夠完善。對此，本文針對新型金屬材料的性質簡要分析了當前的主要成型加工技術。

關鍵詞：新型金屬材料；成型加工；技術研究

目前，新型的金屬材料廣泛的應用在工程建設和企業產品生產中，具有良好的耐磨性、高硬度的獨特性質，很好的滿足了現代工程和企業產品的質量、成型要求，但同時也為成型加工帶來了更大的困難。在當前的新型金屬材料的成型加工中，一般會涉及到切割、焊接、鑄造、機械加工等方法。加工過程中，如果出現了任何的失誤和疏忽，都可能為材料的成型加工造成影響。所以，在成型加工之前，一定要選擇好材料，要對金屬復合材料的物理性質和化學屬性有深入的了解，而且，根據不同材料的屬性，要采用不用的加工技術，這樣才能基于其可塑性進行二次加工，并確保材料成型加工的質量。

1 新型金屬材料性質

當前應用比較廣泛的新型金屬材料主要包括了形狀記憶合金、高溫合金、貯氫合金和非晶態合金等。其固有特性主要有：良好的延伸性、化學屬性比較活潑以及一般具有獨特的光澤和色彩等[1]。相對于傳統金屬材料只有高強度與高韌性的特點，新型的金屬材料對耐腐蝕性、耐火性、抗低溫性以及裝飾性能有了更高、更全面的要求。

而對新型金屬材料的成型加工主要是基于材料的三個特性，分別是：焊接性、鍛壓性和鑄造性。新型的金屬材料焊接性比較良好，在焊接的時候不會出現氣孔、裂縫等，并且焊接時材料收縮小、導熱性良好；而新型金屬材料的良好鍛壓性可以有效的緩解沖壓，進行可塑性的變形；鑄造性則包括了收縮性、偏析和裂紋敏感性等特性，新型金屬材料中含有的高熔點元素可能會使材料的流動性降低，而給成型加工帶來一定的困難。

2 新型金屬材料成型加工技術

（一）鑄造成型法

鑄造成型法是目前比較成熟的加工鑄造方法，曾廣泛的應用在復合材料的生產中。但是，金屬材料在成型加工中，顆粒的增加會改變其流動性和溶體的粘度，而且高溫也會改變材料的化學性質，所以，實際成型加工的復雜性、綜合性，會讓鑄造成型法的效果不是很明顯，需要改善具體的參數設置，例如：為了解決顆粒增強與液態金屬之間的化學反應，要嚴格的控制熔化溫度和保溫時間；而在對鋁合金復合材料的鑄造中，要先精煉，然后用變質劑進行造渣，再出去熔體中的雜質和氣體[2]，而且在面對不同材料的成型加工時選擇合理的工藝方法。

（二）機械加工法

機械加工法就是指用車、銑、鉆的方法對金屬基復合材料進行加工，而在對鋁基復合材料進行成型加工時是采用金剛石道具來進行。機械加工的常用方法有三種：一種是車削的方法，利用乳化液進行冷卻，采用硬質合金刀具；其次是銑削的方法，利用切削液進行冷卻，采用聚金剛石刀具，并需要端面銑刀；還有一種就是鉆削的方法，利用外切削液進行冷卻，一般采用PCD 鑲片麻花鉆頭[3]。

（三）粉末冶金法

粉末冶金法是制造金屬基復合材料的最早方法，可以直接制造出顆粒、晶須增強金屬基復合材料以及相關復合材料零件。而且制造那些形狀不復雜、尺寸較小、較精密的零件也可以采用這種工藝。粉末冶金法的界面反應少，可以根據不同需求對增強相的含量進行調節，所以這種材料成型加工技術得到廣泛的應用，例如制造自行車架和設備支撐架，并且能制造出良好的比強度、比模型以及耐磨性的產品，可以運用在汽車、飛機和航天器等領域中。

（四）電切割法

電切割法是指以零件形狀的負極為基準，對材料進行幾何形狀的切割。主要流程就是首先用正極溶解的方式來切割材料，然后利用某些離子電解液，通過負極與加工零件之間的空隙，對材料成型加工中存在的殘屑以及未溶解的纖維等進行沖洗。相較于傳統的放電加工法，電切割法將移動的電極線浸在有介質的電溶液中，通過液體中正負離子的流動產生液體壓力以及局部高溫對零件進行切割和沖刷，實現材料的成型加工。而有些非導體的復合材料因為導電性能不好，所以不適宜用電切割法進行成型加工，而且在對金屬復合材料進行電切割時，要選擇合理的工藝參數，不然可能會出現加工表面呈玻璃樣粉狀硬化的現象[4]。

（五）焊接法

焊接法是目前新型金屬成型加工技術里比較常見的方面，在航天飛機、汽車傳動軸和自行車的零件構造中得到廣泛的應用。隨著增強物的加入，增強物與集體金屬之間發生化學反應，焊接熔池的黏度和流動性受到影響，焊接速度變慢，使得金屬材料的焊接出現困難。目前的解決辦法主要有：首先是熔化焊，對材料進行熱處理強化，消除焊接熱循環對焊縫和原材料造成的不良影響；其次是擴散焊 ，將兩個焊接的零件緊密結合，在特殊的環境中保持一段時間，零件內部的原則互相擴散，接觸面產生可塑性的變形，然后完成焊接結合；還有就是慣性摩擦焊，使用慣性摩擦焊的要求是零件可以進行軸對稱的旋轉，然后通過摩擦產生的能量進行焊接。

3 結語

新型金屬材料是實用價值十分高的先進材料，很大程度上彌補了現代人們對金屬材料性質的需求，同時也推動了金屬材料成型加工的技術改造與創新，雖然目前的成型加工技術還不是很完善，可是在人們的不斷摸索與實踐中，正在不斷的發展，當前的成型加工技術除了以上的幾種還有模鍛塑性法、高能光束及液體噴流切割法等。這些方法都將越來越廣泛的應用在金屬材料的成型加工中，為金屬材料的應用做出巨大貢獻。

參考文獻

[1]郭雷，尹強.試述新型金屬材料成型加工技術[J].建筑工程技術與設計，2015，（17）：214-214.

[2]李蘭軍.淺談新型金屬材料成型加工技術[J].科技視界，2015，（15）：286，291. [3]尹福，趙龍.金屬材料成型加工技術研究[J].新材料新裝飾，2014，（12）：1-1.

[4]戴宇星锜.淺談新型金屬材料成型加工技術[J].科學與財富，2016，8（4）：583-583.