金屬復合材料在機械制造中的應用研究

梅寶

摘要：金屬復合材料屬于先進的金屬材料之一，存在一般金屬材料無可比擬的性能及優勢，位于機械制造業中具備顯著效用，我們需高度關注對新材料的研發，制造出更高效、可靠的新型復合金屬材料從而改善當前具有的缺陷，提高機械制造水平，促進我國機械制造業更上一層樓。

關鍵詞：金屬復合材料；機械制造；應用

1在機械制造中主要應用的幾種金屬復合材料分析

1.1金屬粒塑料復合材料

在現階段機械制造業的發展極為迅速，很多金屬復合材料也被廣泛應用到機械制造中，其中金屬粒塑料復合材料則是其一，該材料主要是有塑料與金屬粒材料結合而成的金屬復合材料，這種金屬復合材料與傳統金屬材料相比具有明顯的優勢[1]。例如，導熱性能、導電性能等都是傳統金屬材料所無法比擬的，同時該材料的使用有效降低了線膨脹的系數，而且該材料的應用還具有較大的強度，在機械制造中應用能夠將其優勢充分發揮出來，進而提升機械制造的效率。

1.2不銹鋼復合材料

不銹鋼復合材料也被廣泛應用到機械制造中，該材料是一種金屬高效節能材料，材料基體為碳鋼，該材料不僅能夠將不銹鋼材料的特性優勢發揮出來，同時也能夠將碳鋼材料的優勢淋漓盡致的展現出來，具有較強的耐磨損性、耐腐蝕性、抗磁性能等。另外，不銹鋼復合材料具有較好的導熱性能、可焊性、裝飾性等，將其應用到機械制造中，能夠將其各方面優勢充分發揮出來，并具有應用成本低，且能夠為安全取代傳統的不銹鋼材料，大大降低機械制造成本。

1.3彌散強化復合材料

機械制造行業的飛速發展，也推動了機械制造材料的不斷研發，對提升機械制造效率有著極大的作用。例如，彌散強化復合材料在機械制造行業中得到廣泛的應用，該種強化復合材料主要是在均勻的材料中適當加入硬質顆粒材料，從而達到強化材料的目的，使得機械制造材料強度滿足制造要求。彌散強化復合材料的應用具有較強的耐熱性，再加上材料所具備較高的強度值，在機械制造領域中的應用有著重要的作用，不斷提高機械制造效率。

1.4碳纖維石墨纖維復合材料

在科學技術飛速發展下，很多新型材料也不斷面世，除了以上幾種在機械制造中應用的幾方面金屬復合材料之外，碳纖維石墨纖維復合材料也是一種被廣泛應用到機械制造行業中的金屬復合材料，該材料也是經過不斷研發而出的一種新型金屬復合材料，主要是通過有機纖維熱處理所制造而出。在制造的過程中，由于碳纖維含碳量較高，在對其材料進行熱處理的過程中，與人造化學纖維很難相容，為此，在進行熱處理的過程中通過應用石墨化工藝以及熱穩定氧化處理等方式對其進行熱處理加工，從而得出碳纖維石墨纖維復合材料。該材料在應用的過程中，具有較高的勁度和強度，相比于傳統的一些金屬材料重量比也相對會偏高，而且還具有較好的潤滑性能、耐磨損性能、耐熱性能、耐腐蝕性能等諸多優點，將其合理應用到機械制造工藝中，對提升機械制造工藝水平有著不可忽視的作用。當然，在此過程中也需要根據機械制造的具體要求合理應用該材料，才能將其優勢充分發揮出來。

2機械制造中金屬復合材料的具體應用

就機械制造中金屬復合材料的應用而言，具體可從如下層面體現：

2.1沖壓模具制造層面

沖壓模具制造是機械制造的重要組成部分，金屬復合材料在具體的應用中，應根據實際情況合理選擇和應用金屬復合材料，才能將其性能和優勢充分發揮出來。通常在沖壓模具材料選擇的過程中，主要根據沖壓模具的要求進行選擇，一般分為沖裁模材料、拉伸模材料、冷擠壓模材料等幾種，每種模具材料的要求和性能都有著很大的差異性，再加上在模具制造中對原材料的要求較高，需要所選用的模具材料必須承受在制造過程中所產生的沖擊、摩擦、拉伸、振動等，才能保證機械制造的順利進行。另外，由于機械加工很多都是在高溫環境下進行，則需要所選用的原材料具有較高的耐熱性，才能滿足沖壓模具的制造要求。以往在沖壓模具制造中主要選取的材料為碳素工具鋼材料為主，這種材料雖然在加工中具有較高的性價比和較好的塑性，但其材料的承載能力比較小，很容易在生產中承受不住沖擊而影響到制造質量，這類材料不適合應用到沖壓模具零部件制造中。

在新時期中所研發的多種金屬復合材料中，一些新型材料所表現出的優越性是碳素工具鋼原材料所無法比擬的，例如，金屬粒塑料復合材料，不僅具有質量較小的特點，同時也具備較大的強度，再加上材料所具有的耐熱性等，將其應用到沖擊模具制造中能夠產生較好的制造效果。另外，碳纖維石墨纖維復合材料所具有的優越性，也常被應用到沖壓模具制造中，其具有較好的耐高溫性能以及耐腐蝕性性能等，這是一般的金屬材料無法比擬的。

2.2機械零部件制造層面

金屬復合材料在機械零部件制造方面具備極為寬泛的運用，其應用優勢可從低膨脹系數、高疲勞極限這兩點上體現。機械零部件制造期間，具備極為嚴格的原材料選擇標準，不但需規避零部件工作期間突然失效，還需延長機械運用時間，縮減機械磨損。故而，切實選擇機械零部件原材料期間，需基于機械零部件工作環境、要求適當選擇。就以往的金屬材料而言，在機械零部件制造方面具備熱膨脹系數高、強度低等缺陷，故能應用金屬復合材料處理上述問題。就錘式破碎機而言，以往的錘頭所用材質為ZGMn13，耐磨性差，使用時間不長，且需要多次維修，而應用高鉻烙鐵、高錳鋼低合金制造雙金屬復合錘頭，借助兩者優勢，可大幅提升錘頭承受沖擊負荷的能力。雖然價格較之傳統高錳鋼錘要貴，但耐磨性更優，可獲取較好效益。并且，較之以往的金屬材料而言，金屬復合材料具有極強的綜合力學性能，且本身享有導電性、耐磨性好等優勢，且在外壓強不發生變化時溫度增加，體積不易變化，不存在過度膨脹的情況，此類特性均能防范機械零部件制造結束后零件失效，并增加機械設備的使用時長，縮減后續的檢修和維護，譬如經由碳纖維、玻璃纖維制作的金屬復合材料片彈簧，剛度、承載力較之一般彈簧要高出5倍，更具實用性。

3結束語

近些年來，大量的金屬復合材料被廣泛應用到機械制造中，而由于金屬復合材料種類較多，且每種材料的性能也有著一定的差異性，因此，在將金屬復合材料應用到機械制造中，應充分結合機械制造的實際情況，合理選擇和應用金屬復合材料，才能將原材料的優勢充分發揮出來。

參考文獻：

[1]徐生龍，崔玉萍.金屬復合材料在機械制造中的應用研究[J].世界有色金屬，2017（16）：70+72.

[2]李英儒.淺析機械加工對燒結金屬復合材料強度的影響[J].中國金屬通報，2017（04）：47+46.

[3]張凱.材料成型與控制工程中的金屬材料加工分析[J].山東工業技術，2016（05）：21.

[4]楊旭.離子聚合物金屬復合材料驅動性能優化研究[D].南京航空航天大學，2016.

（作者單位：西安益通熱工技術服務有限責任公司）