金屬復合材料在機械制造中的應用

楊桂燦

摘 ?要：大部分機械都是通過錘煉、加工金屬材料制作成，而單一的金屬材料由于特性較少所以在機械制造過程中局限性較大，因此金屬復合材料的出現可以將多種單一金屬材料的性能特點組合在一起取長補短，進而使得機械制造的范圍更廣，同時也反映出金屬復合材料在機械制造中的使用價值。下面，本文將對金屬復合材料在機械制造中的應用進行探討。

關鍵詞：金屬復合材料;機械制造;應用

引言

機械制造業作為我國重要的基礎產業之一，其發展狀況一直以來都受到國家的重視，尤其是近年來隨著我國重工業的飛速發展，對于機械制造行業的產品要求以及需求量越來越高，因此機械制造業必須通過技術改革以及材料選擇上加強產品質量。而在機械制造時的材料選擇方面，金屬復合材料被大量使用，并且越來越多的新式金屬復合材料在不斷誕生。

1.金屬復合材料的概述

針對本文所要探討的金屬復合材料在機械制造中的應用，文章首先對金屬復合材料進行概述。金屬復合材料顧名思義就是將多種金屬通過化學、物理方法冶煉到一起，從而具備單一金屬不具備的特性金屬，金屬復合材料還可以彌補單一金屬本身的缺陷，如熱膨脹性、強度、沖擊韌性、耐磨性以及抗腐蝕性等，而通過多種金屬組合在一起的金屬復合材料也被廣泛應用于交通、船舶車輛、機械制造、環保等眾多工業領域中。

2.金屬復合材料常見種類的分析

2.1金屬陶瓷復合材料

金屬陶瓷復合材料是將金屬與陶瓷通過熔融的手段后所形成的一種復合材料，由于金屬材料具有良好的韌性、抗熱性，但不具備抗腐蝕性、抗氧化性，而陶瓷材料雖然具備抗腐蝕性、良好的硬度，但是卻沒有韌性，所以將二者熔融后所得的金屬陶瓷復合材料具備硬度大、耐高溫、抗腐蝕性、抗氧化性等優點而被廣泛使用，尤其是航空航天、軍工、機械制造等領域中具備很大的應用價值。

2.2不銹鋼復合鋼板

在金屬復合材料中最具有代表性的材料便是不銹鋼復合鋼板，不銹鋼復合鋼板的發展歷史較為悠久，并且隨著科學技術水平的完善，不銹鋼復合鋼板的質量以及特性也在不斷提升。而不銹鋼復合鋼板所具備的特性中最為突出的便是耐腐蝕性、耐磨性以及導熱性，并且由于不銹鋼復合鋼板具備優秀的導熱性能在焦化相關設備中被廣泛應用。除此之外，不銹鋼復合鋼板以其可塑性，可以生產加工出許多不同的外觀樣式，因此在室內裝飾中也較為常見。其次在本文所探討的機械制造行業中，工廠應用不銹鋼復合鋼板對處于生產制造環境較差的器械設備進行保護，從而保證產品的正常生產[1]。

2.3金屬粒塑料復合材料

金屬粒塑料符合材料是一種金屬與非金屬之間相融合的復合材料，金屬材料具備良好的導電性能與導熱性能，但是唯一不足的便是質量過重，而塑料雖熱抗熱能力很低，但是由于質量輕的原因與金屬粒相融合后得到的金屬粒塑料復合材料不僅能降低材料膨脹系數，還能提升復合材料的硬度和韌性，因此在機械制造領域具有很大的應用價值。

2.4碳纖維+石墨纖維材料

隨著金屬復合材料的不斷發展，越來越多種類的金屬復合材料問世，其中有機復合材料便是近年來所誕生的新式復合材料，其中碳纖維+石墨纖維材料便屬于有機復合材料，在這種材料的制作過程中需要對相關材料進行熱處理，最后獲得有機復合材料，而碳纖維+石墨纖維材料的優點就在于具有高強度、輕重量的特點，其次這種金屬復合材料由于良好的耐熱性以及抗腐蝕性也被廣泛應用于機械制造領域。

3.機械設計中金屬材料選取的基本原則

雖然金屬復合材料以其取長補短的特點擁有很大的應用價值，但是并不都是所有材料都可以被選擇融合為復合材料，因此在機械設計中金屬材料選擇主要有以下兩點基本原則：

3.1材料的經濟性

在選擇金屬材料冶煉成復合材料時，不能只為了追求材料性能而不顧材料的經濟性，因為工廠企業還是以盈利為主要目的，在選擇材料時，要考慮到材料的成本價值以及加工時所要消耗的費用，如果超出其使用價值，就不能進行冶煉，或者可以選擇性能大致相同的低價材料進行代替。

3.2載荷的大小和性質

這一原則是指在選擇多種材料進行冶煉融合時，要考慮到每一個材料的可塑性在可塑范圍內，材料的使用要能承受相應的荷載力大小，并且對于部分材料無法彌補的缺點不能進行使用，以免影響機械設備的質量。

4.機械制造領域中金屬復合材料應用及注意事項

4.1沖壓模具制造層面

沖壓模進是指在機械制造過程中，冷沖壓加工環節，將金屬材料按照機械師所設定的模板制造成零件的一種工藝設備。在金屬材料沖壓過程中，會對沖壓模具產生較大的擠壓、拉伸以及一些高強度沖擊，并且由于在機械制造生產時，生產時間較長，沖壓模具與金屬材料摩擦產生較高溫度從而對沖壓模具造成一定的磨損。因此在沖壓模具制造層面應用金屬復合材料，可以有效地應對生產加工過程中所產生的沖擊力，并且由于金屬復合材料的耐高溫性能，即便是長時間的工作，也不會對模具產生較大的影響，工作期間只需要短暫停止工作，便可以立即冷卻下來從而繼續進行生產加工過程。除此之外，在一些金屬材料生產加工車間比較陰暗潮濕，因此普通的沖壓模具會由于環境原因而被腐蝕，但由金屬復合材料制造成的沖壓模具具備良好的抗腐蝕性能，因此即便處于環境較為復雜的生產車間也不會被腐蝕[2]。

4.2在機械零部件制造中的應用

在進行機械制造的過程中，由于機械部件并不都是由一整塊金屬材料加工完成，所以需要一些零部件進行固定組合，而機械零部件的生產制造才是機械制造過程中難度較大的環節。在機械零部件制造中應用金屬復合材料不僅具備良好的可塑性，還以其熱膨脹系數在高精度的機械設備零件制造中被廣泛應用[3]。其次，使用金屬復合材料所制造成的機械零部件還具備高強度、高韌性的特點，以錘式破碎機為例，傳統錘頭所使用的材料耐磨性較差，當使用時間10天以后便要開始維修，而應用錳鋼等金屬復合材料制造成的錘頭不但具備耐磨性能，還能承受較大的沖擊負荷，進而降低設備的維修次數。

結束語

綜上所述，金屬復合材料隨著制造技術的不斷發展，材料的質量和種類也在不斷提升，而在機械制造領域，生產出的產品質量與所使用的材料以及設備有絕對的關系，因此金屬復合材料的應用不僅可以保證產品質量，還能提升生產效率，進而展現出其應用價值。

參考文獻

[1] ?閆俊杰.金屬復合材料在機械制造中的應用研究[J].遼寧師專學報（自然科學版），2018，2001：74-76.

[2] ?邱彩云.金屬復合材料在機械制造中的應用研究[J].中國金屬通報，2019，01：104-105.

[3] ?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.