金屬復(fù)合材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究

梅寶

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

關(guān)鍵詞：金屬復(fù)合材料；機(jī)械制造；應(yīng)用

1在機(jī)械制造中主要應(yīng)用的幾種金屬復(fù)合材料分析

1.1金屬粒塑料復(fù)合材料

在現(xiàn)階段機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展極為迅速，很多金屬復(fù)合材料也被廣泛應(yīng)用到機(jī)械制造中，其中金屬粒塑料復(fù)合材料則是其一，該材料主要是有塑料與金屬粒材料結(jié)合而成的金屬復(fù)合材料，這種金屬復(fù)合材料與傳統(tǒng)金屬材料相比具有明顯的優(yōu)勢[1]。例如，導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能等都是傳統(tǒng)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(shù)，而且該材料的應(yīng)用還具有較大的強(qiáng)度，在機(jī)械制造中應(yīng)用能夠?qū)⑵鋬?yōu)勢充分發(fā)揮出來，進(jìn)而提升機(jī)械制造的效率。

1.2不銹鋼復(fù)合材料

不銹鋼復(fù)合材料也被廣泛應(yīng)用到機(jī)械制造中，該材料是一種金屬高效節(jié)能材料，材料基體為碳鋼，該材料不僅能夠?qū)⒉讳P鋼材料的特性優(yōu)勢發(fā)揮出來，同時也能夠?qū)⑻间摬牧系膬?yōu)勢淋漓盡致的展現(xiàn)出來，具有較強(qiáng)的耐磨損性、耐腐蝕性、抗磁性能等。另外，不銹鋼復(fù)合材料具有較好的導(dǎo)熱性能、可焊性、裝飾性等，將其應(yīng)用到機(jī)械制造中，能夠?qū)⑵涓鞣矫鎯?yōu)勢充分發(fā)揮出來，并具有應(yīng)用成本低，且能夠為安全取代傳統(tǒng)的不銹鋼材料，大大降低機(jī)械制造成本。

1.3彌散強(qiáng)化復(fù)合材料

機(jī)械制造行業(yè)的飛速發(fā)展，也推動了機(jī)械制造材料的不斷研發(fā)，對提升機(jī)械制造效率有著極大的作用。例如，彌散強(qiáng)化復(fù)合材料在機(jī)械制造行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，該種強(qiáng)化復(fù)合材料主要是在均勻的材料中適當(dāng)加入硬質(zhì)顆粒材料，從而達(dá)到強(qiáng)化材料的目的，使得機(jī)械制造材料強(qiáng)度滿足制造要求。彌散強(qiáng)化復(fù)合材料的應(yīng)用具有較強(qiáng)的耐熱性，再加上材料所具備較高的強(qiáng)度值，在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用有著重要的作用，不斷提高機(jī)械制造效率。

1.4碳纖維石墨纖維復(fù)合材料

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展下，很多新型材料也不斷面世，除了以上幾種在機(jī)械制造中應(yīng)用的幾方面金屬復(fù)合材料之外，碳纖維石墨纖維復(fù)合材料也是一種被廣泛應(yīng)用到機(jī)械制造行業(yè)中的金屬復(fù)合材料，該材料也是經(jīng)過不斷研發(fā)而出的一種新型金屬復(fù)合材料，主要是通過有機(jī)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(jìn)行熱處理的過程中，與人造化學(xué)纖維很難相容，為此，在進(jìn)行熱處理的過程中通過應(yīng)用石墨化工藝以及熱穩(wěn)定氧化處理等方式對其進(jìn)行熱處理加工，從而得出碳纖維石墨纖維復(fù)合材料。該材料在應(yīng)用的過程中，具有較高的勁度和強(qiáng)度，相比于傳統(tǒng)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(yōu)點，將其合理應(yīng)用到機(jī)械制造工藝中，對提升機(jī)械制造工藝水平有著不可忽視的作用。當(dāng)然，在此過程中也需要根據(jù)機(jī)械制造的具體要求合理應(yīng)用該材料，才能將其優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

2機(jī)械制造中金屬復(fù)合材料的具體應(yīng)用

就機(jī)械制造中金屬復(fù)合材料的應(yīng)用而言，具體可從如下層面體現(xiàn)：

2.1沖壓模具制造層面

沖壓模具制造是機(jī)械制造的重要組成部分，金屬復(fù)合材料在具體的應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實際情況合理選擇和應(yīng)用金屬復(fù)合材料，才能將其性能和優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。通常在沖壓模具材料選擇的過程中，主要根據(jù)沖壓模具的要求進(jìn)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(chǎn)生的沖擊、摩擦、拉伸、振動等，才能保證機(jī)械制造的順利進(jìn)行。另外，由于機(jī)械加工很多都是在高溫環(huán)境下進(jìn)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(chǎn)中承受不住沖擊而影響到制造質(zhì)量，這類材料不適合應(yīng)用到?jīng)_壓模具零部件制造中。

在新時期中所研發(fā)的多種金屬復(fù)合材料中，一些新型材料所表現(xiàn)出的優(yōu)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(fù)合材料，不僅具有質(zhì)量較小的特點，同時也具備較大的強(qiáng)度，再加上材料所具有的耐熱性等，將其應(yīng)用到?jīng)_擊模具制造中能夠產(chǎn)生較好的制造效果。另外，碳纖維石墨纖維復(fù)合材料所具有的優(yōu)越性，也常被應(yīng)用到?jīng)_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(jī)械零部件制造層面

金屬復(fù)合材料在機(jī)械零部件制造方面具備極為寬泛的運用，其應(yīng)用優(yōu)勢可從低膨脹系數(shù)、高疲勞極限這兩點上體現(xiàn)。機(jī)械零部件制造期間，具備極為嚴(yán)格的原材料選擇標(biāo)準(zhǔn)，不但需規(guī)避零部件工作期間突然失效，還需延長機(jī)械運用時間，縮減機(jī)械磨損。故而，切實選擇機(jī)械零部件原材料期間，需基于機(jī)械零部件工作環(huán)境、要求適當(dāng)選擇。就以往的金屬材料而言，在機(jī)械零部件制造方面具備熱膨脹系數(shù)高、強(qiáng)度低等缺陷，故能應(yīng)用金屬復(fù)合材料處理上述問題。就錘式破碎機(jī)而言，以往的錘頭所用材質(zhì)為ZGMn13，耐磨性差，使用時間不長，且需要多次維修，而應(yīng)用高鉻烙鐵、高錳鋼低合金制造雙金屬復(fù)合錘頭，借助兩者優(yōu)勢，可大幅提升錘頭承受沖擊負(fù)荷的能力。雖然價格較之傳統(tǒng)高錳鋼錘要貴，但耐磨性更優(yōu)，可獲取較好效益。并且，較之以往的金屬材料而言，金屬復(fù)合材料具有極強(qiáng)的綜合力學(xué)性能，且本身享有導(dǎo)電性、耐磨性好等優(yōu)勢，且在外壓強(qiáng)不發(fā)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(jī)械零部件制造結(jié)束后零件失效，并增加機(jī)械設(shè)備的使用時長，縮減后續(xù)的檢修和維護(hù)，譬如經(jīng)由碳纖維、玻璃纖維制作的金屬復(fù)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(jié)束語

近些年來，大量的金屬復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用到機(jī)械制造中，而由于金屬復(fù)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(fù)合材料應(yīng)用到機(jī)械制造中，應(yīng)充分結(jié)合機(jī)械制造的實際情況，合理選擇和應(yīng)用金屬復(fù)合材料，才能將原材料的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]李英儒.淺析機(jī)械加工對燒結(jié)金屬復(fù)合材料強(qiáng)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(yè)技術(shù)，2016（05）：21.

[4]楊旭.離子聚合物金屬復(fù)合材料驅(qū)動性能優(yōu)化研究[D].南京航空航天大學(xué)，2016.

（作者單位：西安益通熱工技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司）