機械工程材料應用及前景展望分析

劉明東

摘 要：為使機械工程材料得到更好的應用以及發展，需要對相關的資源浪費、高能耗等問題進行有效解決。基于此，本文首先對機械工程材料的概念與實際應用進行說明，隨后對機械工程材料的應用現狀進行分析，最后闡述對機械工程材料發展前景的展望，以供相關人士的閱讀與分析。

關鍵詞：機械工程材料;應用;前景展望

引言

機械工程材料對機械的設計、制造、維修等方面有著極為重要的影響，它不僅是機械工程當中的核心內容，也是影響機械工程可持續發展的關鍵所在。因此，如何在低能耗、高質量的基礎下，對機械工程材料進行合理的選擇，是現階段機械工程領域中的重點研究問題。

一、機械工程材料的基本概念與實際應用

（一）機械工程材料的基本概念

所謂機械工程材料是指，被用以制造、生產各類機械零件與構件的基礎材料，以及在進行機械制造過程中所使用的工藝材料。在實際的生產應用中，因機械工程的涉及面較廣，所以材料種類繁多，而根據其基本性質，可將機械工程材料分為金屬材料、非金屬材料兩大種類;其中的金屬材料可分為黑色金屬、有色金屬兩種[1]。盡管有色金屬的使用量只占金屬材料的5%左右，但因其導電性、導熱性較為良好，并具有良好的化學穩定性等優勢，所以在機械工程中占有重要地位。非金屬材料還可細分為無機非金屬材料、有機高分子材料;其中的無機非金屬材料，不僅包括陶瓷、玻璃、水泥以及耐火材料，還包括碳化硅、氮化硅等新型材料，而有機高分子材料則包括木材，橡膠等天然有機材料，以及合成樹脂。

（二）機械工程材料的實際應用

1.有色金屬類機械工程材料的實際應用

首先，鋁以及鋁合金的應用。鋁以及鋁合金具有密度小、導熱強、可塑性強，以及性價比高等特征。而這也是鋁以及鋁合金被廣泛的應用在交通運輸、航空航天等行業部門。例如，由于鋁鋰合金所具有低密度、優質的低溫、耐腐以及超塑成型性能，因此被公認為航空、航天領域中比較理想的結構工程材料。當前，鋁鋰合金因自身的優勢，被作為儲箱、儀器艙等結構的材料得到了更為廣泛的應用。現階段，鋁基復合材料可以在一定范圍內，對鋁合金、鋼以及陶瓷等常用汽車材料進行替代，并被用于汽車一些關鍵性零件的生產;特別是在高速運動的零件生產中，這類材料對降低運動慣性、改善排放以及汽車綜合性能的提升，有著非常積極的作用，而且在汽車領域中還擁有著良好的發展與應用前景。

其次，鎂以及鎂合金的應用。良好的物理性能與機械加工性能，是鎂以及鎂合金最為顯著的特征與優勢，此外鎂具有極為豐富的自然儲量，因此被認為是應用最為廣泛且極具發展前景的輕量化材料，同時它也是重要的綠色金屬材料[2]。鎂合金通常被用于汽車、摩托車等交通產品的生產當中，而鎂作為輕便金屬在汽車減重，以及性能改善中所具有的價值，已得到更為廣泛的應用。此外，電子信息以及儀器、儀表等行業的進一步發展，也為鋁合金的應用提供了新的途徑;隨著對電子設備儀器輕薄、微型、抗摔等要求的不斷提升，再通過對電磁屏蔽、散熱以及環保等方面的綜合考量，鎂合金成為了相關行業中的首選材料。

2.黑色金屬類機械工程材料的實際應用

鋼鐵材料是現階段較為常用的黑色金屬材料，它常被用于重要的機械設備生產當中。隨著鋼鐵工業的進一步發展，其產品結構也在不斷地發生變化、調整，其產業集中度也得到了進一步的提升。在實際的生產工作中，其主要的應用領域為各類工業生產行業、電力系統、石油機械與輸油管道、建筑建材與設備等。

二、機械工程材料的應用現狀

首先，以經濟適用性的角度分析機械工程材料的應用現狀。當前，在對工程材料進行挑選時，需要對材料的適用性與經濟性進行考慮。例如，在機械的鑄造工藝中，為保證材料的吸氣性、收縮性、以及流動性的良好，必須在鍛造前考慮所用材料的抗壓性能是否良好、鍛造后能否進行有效的冷卻等因素，這樣才能使材料的實際應用價值得到充分發揮[3]。同時，還要考慮到工程預算的情況，這樣才能夠對機械工程的整體投入成本進行更合理地控制。

其次，以環保節能的角度進行分析。為實現生態、經濟的可持續發展需求，現階段的工業生產，必須嚴格遵循相關自然生態保護的相關規定，同時要實現對各項資源的合理利用，以便保證生態的平衡。當前，被應用于工程制造的各項材料基本都是不能再生的一次性資源;如果對材料進行毫無節制的過度運用，就會導致其迅速地消失，進而會使機械制造業的發展受到嚴重阻礙。因此，在進行工業生產前，必須對材料的選擇與應用做好科學、合理的規劃，這樣既能夠滿足工業生產的需求，還可以達成環境保護的目的。

三、機械工程材料的發展前景展望

（一）實用性機械工程材料的發展

機械材料自身所具有的實用性，是機械工程進行材料選擇時，必須進行考慮的重要因素。材料在機械工程中的應用，必須要根據設計工藝的要求，進行相應的鑄造、加工以及處理。而相關的工藝過程，對材料特性具有非常嚴格的要求，這使得在對材料進行選擇時，其必須滿足相應的工藝要求;同時，必須要在滿足生產需求的基礎上，保證相關的生產加工過程滿足設計的需求。在對實用性零件進行生產加工時，必須考慮到所用材料的耐磨性能、以及強度等特性，以便可以更好地滿足生產與使用要求。

（二）低能耗類機械工程材料的發展

為使經濟、環境以及生態得到更為穩定的發展，可持續發展戰略被應用于各個行業領域當中。為保證機械工程的可持續發展，就需要使工程設計和所選材料具有低能耗、無污染的特性，低能耗無污染。在進行機械設計時，應采用更為環保的方式對材料進行加工，以便對能源損耗進行有效控制。在當前的機械加工、處理工作中，熱處理會對機械材料的性能產生極大的損壞，并且還會造成嚴重的環境污染。因此，實際生產中應盡量避免對熱處理的應用，同時要選擇冷軋、熱軋狀態下，自身性能可以得到更好發揮的材料。在必須要應用熱處理加工時，需要對其加工流程進行科學的簡化，以便對能源損耗、污染等進行合理控制。

（三）可回收類機械工程材料的發展

機械工程中，其所應用的大部分零件都是由金屬材料制成的，但需要注意的是金屬產量與儲量是有限的，隨著機械工程對金屬材料的不斷消耗，其儲量也在逐步減少，而這會對機械工程的發展造成嚴重的限制與阻礙[4]。以鋼鐵為例，其在機械工程中的應用非常廣泛，同時鋼材的類型也較多，這對后續回收工作造成了一定困難，進而使鋼材資源在使用、回收的過程中出現了浪費的問題。在回收的過程中，將不同類型的金屬元素混合在一起，會造成嚴重的金屬資源浪費。所以，為保證機械工程行業的可持續發展，必須選擇能夠進行可回收類的機械加工材料進行運用。

四、結束語

綜上所述，隨著工業技術的飛速發展，使工業體系也在逐步地完善，并也隨著機械化建設的發展得到了有效創新。這使機械工程生產建設進入到了全新的發展領域，同時工程材料的浪費，以及污染問題也亟須得到解決。因此，必須推進機械工程材料的可持續性發展，這樣才能使機械工程行業的穩定發展得到有效保障。

參考文獻：

[1]張建華，顧吉勝，戴海靜，等.機械設計過程中機械材料的選擇和應用[J].中國科技投資，2019，000（013）：197.

[2]朱輝.論機械工程材料應用的研究分析[J].山東工業技術，2019（22）：35-35.

[3]施躍，張江水.談化工冶金材料工程領域的研究現狀及未來發展——評《未來的化工冶金材料工程》[J].材料保護，2019，v.52;NO.491（12）：179-179.

[4]范愛華.高分子材料工程的應用與發展分析[J].中國室內裝飾裝修天地，2020，000（009）：54.