試探機械工程材料選擇現(xiàn)狀及應用

許世奇

摘要：機械工程材料影響著機械的設計、制造、仿制、維修等方面，可見其是機械工程中不可或缺的重要組成部分，也是節(jié)約機械所用成本的關(guān)鍵所在，因此如何在保證既經(jīng)濟又有質(zhì)量保證的前提下處理好多種工程材料的選擇與應用是一個值得探討的問題。

關(guān)鍵詞：機械工程；材料；現(xiàn)狀；應用

1機械工程材料選擇現(xiàn)狀

1.1從構(gòu)件失效抗力角度分析

材料失效抗力主要指構(gòu)建自身是否具備抗磨損、抗變形等能力，通過對構(gòu)件參量進行表征以避免構(gòu)件材料在使用前便出現(xiàn)失效的狀況。以往失效抗力在研究過程中既需考慮到材料力學性能，也需構(gòu)建相應的模型確定其在實際工況中的特性。如許多學者關(guān)于熱作模具鋼的失效分析過程中，通過測試材料壽命并分析模具壽命，得出模具設計選材的標準，其具體選材步驟主要體現(xiàn)在：（1）對用于零件成形的機械材料進行確定并結(jié)合模具使用條件，以此判斷選擇哪種模具以及具體抗力要求；（2）通過對模具時效形式的分析對抗力指標進行確定，選擇滿足指標標準的鋼種；（3）對滿足抗力指標要求且符合模具類型的鋼種確定的基礎上，判斷是否與首相抗力指標以及其他指標相吻合；（4）進行選材過程中還需考慮到材料的來源、經(jīng)濟性以及是否便于生產(chǎn)管理等因素。這種選材方式的研究很大程度上為熱模具的選材奠定理論基礎。

1.2從經(jīng)濟適用性角度考慮

在機械工程對于材料的選擇應用首先需要關(guān)注的就是材料的適用性和經(jīng)濟性。比如，在機械鑄造工藝中需要保正材料具備良好的吸氣性、收縮性、偏折性和流動性；而在鍛造工藝中則要求材料必須具備較好的沖壓性、可鍛性、冷鐓性和斷后冷卻性；焊接工藝對材料的適用性和敏感性要求較高。機械加工材料的不同特性為機械工程工藝提供了不同的材料選擇，在保證滿足工藝需求的前提下，把握好工藝需求材料的各種特性，合理化選擇材料才是機械工程發(fā)展的正確方向。在注重了機械工程材料的適用性后，還需要根據(jù)工程預算合理考慮設計材料的經(jīng)濟性。既要做到選材的質(zhì)量要求達標，也要保證經(jīng)濟實惠的材料價格選擇。而對于可循環(huán)利用的機械材料，在整個機械工程中應當循環(huán)利用，降低資源消耗，減少機械工程成本，提高整體的經(jīng)濟效益。

1.3從環(huán)保、節(jié)能角度考慮

國家制定的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略就是要求生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能，任何企業(yè)都必須認真貫徹黨的戰(zhàn)略方案。一般來說，在機械工程的使用材料中，很多原材料都是不可再生能源，如果過度消耗，最終勢必會給機械工程行業(yè)帶來極大的隱患。因此，我們在材料選擇與應用工作中要做到環(huán)保和節(jié)能，盡可能的使得環(huán)保要求和使用需求都能滿足。

2機械工程材料的應用

2.1鋼鐵材料及其應用

當前工業(yè)仍然是我國經(jīng)濟發(fā)展的主體行業(yè)，而鋼鐵材料也一直是使用較多的重要的機械材料。鋼鐵工業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在變化、增長，產(chǎn)業(yè)集中度進一步提高等趨勢主要應用領域：為電力系統(tǒng)、汽車工業(yè)、鐵路與橋梁、船舶與海上鉆井平臺、兵器工業(yè)、石油開采機械及輸油管道、化工壓力容器、建筑鋼筋和構(gòu)架等。

2.2鎂、鎂合金及其應用

鎂具有優(yōu)良的物理性能和機械加工性能，此外其還具有豐富的蘊藏量，因而被業(yè)內(nèi)公認為最有前途的輕量化材料，其也是21世紀的綠色金屬材料。汽車、摩托車等交通類產(chǎn)品用鎂合金，鎂作為實際應用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料在汽車的減重和性能改善中的重要作用受到人們的重視，世界各大汽車公司已經(jīng)將鎂合金制造零件作為重要發(fā)展方向。另外，鎂合金應用發(fā)展最快的是電子信息和儀器儀表行業(yè)，在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上電磁屏蔽、散熱和環(huán)保方面的考慮，鎂合金成了廠家的最佳選擇，鎂合金外殼可使產(chǎn)品更豪華、美觀。近幾年電子信息行業(yè)鎂合金的消耗量急劇增加，成為拉動全球鎂消耗量增加的另一重要因素。

2.3鋁、鋁合金及其應用

密度小、導熱性好、易于成形、價格低廉等都是鋁合金的優(yōu)點，因而其被廣泛的應用于航空航天、交通運輸、輕工建材等部門。例如，在航空航天領域，鋁鋰合金具有低密度、高比強度、高比剛度、優(yōu)良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成型性能，被認為是航空航天工業(yè)中的理想結(jié)構(gòu)材料。在航天領域，鋁鋰合金己在許多航天構(gòu)件上取代了常規(guī)高強鋁含金，鋁鋰合金作為儲箱、儀器艙等結(jié)構(gòu)材料具有較大優(yōu)勢國外預測，含抗鋁一鎂合金及其它系列的鋁合金有可能成為下一代飛機的重要結(jié)構(gòu)材料。TiAi基合金的板材除了有望直接用作結(jié)構(gòu)材料外，還可以用作超塑性成型的預成型材料，并用于制作近凈成型航空、航天發(fā)動機的零部件及超高速飛行器的翼、殼體等又如，在汽車領域，汽車用鋁合金材料的3/-4為鑄造鋁合金，主要是發(fā)動機部件，傳動系部件，底盤行走系零部件變形鋁合金主要用于熱交換器系統(tǒng)，車身系部件鋁基復合材料在某些范圍內(nèi)替代鋁合金、鋼和陶瓷等傳統(tǒng)的汽車材料，用于汽車關(guān)鍵零件，特別是高速運動零件，對減少質(zhì)量、減少運動慣性、降低油耗、改善排放和提高汽車綜合性能等具有非常積極的作用，在汽車領域有著良好的應用前景。

2.4稀有金屬材料及其應用

現(xiàn)代機械工程中稀有金屬也有著廣泛的用途。例如，在電子工業(yè)領域，高純度稀有金屬鍺是最王要的半導體材料之一，此外鈮、鎢、鋁、鈦等也都是電了工業(yè)的重要材料；稀有金屬鉭用以制造比容大、性能穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)電容器，成為航空及航天設備中的重要電子元件。

又如，在鋼鐵工業(yè)領域，稀土金屬及稀有高熔點金屬都是冶煉優(yōu)質(zhì)鋼的重要添加劑，少量稀土或釩加入到鋼中，能大大提高強度和耐沖擊性能，大量用于煉制各種低合金鋼。鎢用于煉制高速切削用鋼，稀有高熔點金屬的碳化物都具有很高的熔點、硬度和耐磨性能，因此廣泛用于制作硬質(zhì)合金。

3結(jié)語

科技的進步推動了我國社會主義經(jīng)濟建設的蓬勃發(fā)展，我國工業(yè)機械化建設也不斷取得新突破，而伴隨著機械化建設發(fā)展出現(xiàn)的就是機械工程材料面臨的一些材料浪費等問題。對于機械材料的選用，需要充分分析設計需求和材料特征，合理利用經(jīng)濟性、綠色無污染、安全環(huán)保的新型機械加工材料，已經(jīng)成為機械化發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻：

[1]黎加強.機械工程村料浪費現(xiàn)狀及節(jié)約對策分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2013（11）.

[2]呼吉迎.機誡工程材料應用現(xiàn)狀探討[J].科技創(chuàng)新導報，2013（20）.