金屬復(fù)合材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用

張喆 韓備

摘要：近年來，受社會經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的影響，生產(chǎn)活動形式發(fā)生翻天覆地的變化，促使機(jī)械制造業(yè)步入全新發(fā)展階段，對于機(jī)械制造的要求也更為嚴(yán)格，特別是機(jī)械制造材料的選擇占據(jù)著極其重要的地位及作用。同時(shí)，與其它類型材料相比，金屬復(fù)合材料自身抗震減震效果較好，具有制造便利、強(qiáng)度較高及耐久度良好等鮮明特點(diǎn)，而應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域能明顯增強(qiáng)機(jī)械性能。本文以金屬復(fù)合材料為切入點(diǎn)，分析其特點(diǎn)類型，進(jìn)一步提出具體的機(jī)械制造應(yīng)用要點(diǎn)，旨在為相關(guān)從業(yè)人員積累更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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

目前我國機(jī)械制造行業(yè)中金屬復(fù)合材料的應(yīng)用相對廣泛，大幅度提升機(jī)械設(shè)備的使用性能，對于保證各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動有序性具有不可比擬的積極作用，消除影響產(chǎn)品質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)因素。金屬復(fù)合材料被廣泛普及的原因相對復(fù)雜，與材料自身剛度強(qiáng)及質(zhì)量輕間存在著密切聯(lián)系，大大增強(qiáng)機(jī)械零部件運(yùn)作協(xié)調(diào)性。同時(shí)，按材料類型，金屬復(fù)合材料可分為功能型復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)型復(fù)合材料。其中，結(jié)構(gòu)型復(fù)合材料適用于大型機(jī)械制造及生產(chǎn)，能明顯降低大型機(jī)械設(shè)備總質(zhì)量，大大增強(qiáng)大型機(jī)械設(shè)備的使用強(qiáng)度;復(fù)合型材料自身耐磨性及耐高溫性較好，適用于制造機(jī)械零部件，不止能保證機(jī)械設(shè)備制造質(zhì)量，更能延長機(jī)械設(shè)備的使用年限，是現(xiàn)代化社會中最為理想的機(jī)械制造材料。鑒于此，本文針對機(jī)械制造應(yīng)用金屬復(fù)合材料的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 復(fù)合材料的概述

一般說來，復(fù)合材料指兩種或兩種以上材質(zhì)不同、性能不同及特征不同的材料經(jīng)技術(shù)加工處理后充分融合形成具有更多性能的材料，并且復(fù)合材料某種程度上看能組合突出材質(zhì)的優(yōu)勢及性能，充分發(fā)揮較強(qiáng)的協(xié)同功能及協(xié)同作用。同時(shí)，與普通材料相比，復(fù)合材料具有質(zhì)量輕便、剛度大及強(qiáng)度高等鮮明特點(diǎn)，能滿足不同類型機(jī)械設(shè)備的制造要求，特別是金屬復(fù)合材料。受復(fù)合材料自身應(yīng)用優(yōu)勢鮮明的影響，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電子產(chǎn)業(yè)、紡織、航天工程及醫(yī)學(xué)等行業(yè)，并且步入21世紀(jì)以來，社會經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，促使我國復(fù)合材料生產(chǎn)加工逐步形成規(guī)?；耙?guī)范化的形勢。

2 機(jī)械制造應(yīng)用金屬復(fù)合材料的要點(diǎn)

2.1 不銹鋼復(fù)合鋼板材料

不銹鋼復(fù)合鋼板由大量合金元素共同組成，其性質(zhì)成分決定其與常規(guī)不銹鋼使用性能間存在著明顯差異性，例如：以合金元素為例具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，特別是對于化學(xué)腐蝕及電腐蝕的抵抗性相對較強(qiáng)，截至目前尚未發(fā)現(xiàn)任何一種材料能超過不銹鋼復(fù)合材料的耐腐蝕強(qiáng)度。由此可見，不銹鋼復(fù)合鋼板材料中不同材料材質(zhì)原子能達(dá)到100%融合。同時(shí)，相較于常規(guī)不銹鋼材料，不銹鋼復(fù)合鋼板材料具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱性能，適用于制造各種類型的焦化設(shè)備，一定程度上延長機(jī)械設(shè)備的使用年限及使用壽命，大幅度降低機(jī)械制造生產(chǎn)運(yùn)營成本及其它費(fèi)用的支出投入。

2.2 金屬粒塑料復(fù)合結(jié)構(gòu)材料及碳纖維石墨纖維復(fù)合材料

金屬粒塑料復(fù)合材料以有效改變金屬材料導(dǎo)熱導(dǎo)電性能為突出應(yīng)用優(yōu)勢，并且常規(guī)金屬材料導(dǎo)電導(dǎo)熱性能難以控制，其膨脹系數(shù)相對較高。從金屬粒塑料復(fù)合材料角度來看，其強(qiáng)度大及質(zhì)量小等鮮明特點(diǎn)能明顯降低線膨脹系數(shù)，極大程度上擴(kuò)大其機(jī)械制造應(yīng)用范圍，大大增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)性能。同時(shí)，相較于傳統(tǒng)金屬材料及其它復(fù)合型材料，碳纖維石墨纖維復(fù)合材料具有重量比及剛度比較高等鮮明特點(diǎn)，特別是強(qiáng)度及勁度較為優(yōu)良，明顯增強(qiáng)其耐磨損性及潤滑性，大幅度減少線總體膨脹系數(shù)，增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備耐摩擦性。此外，碳纖維石墨纖維復(fù)合材料自身耐腐蝕性及耐熱性較強(qiáng)，適用于制造高新技術(shù)設(shè)備。

2.3 玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

纖維類復(fù)合材料是機(jī)械制造最為常用的材料之一，例如：以玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料為例將纖維與熱固性樹脂材料相融合，促使二者間高度結(jié)合具備更高強(qiáng)度及沖擊性，改變原有玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的耐腐蝕性。同時(shí)，受熱固性樹脂材料及玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料基礎(chǔ)特征的影響，能明顯增強(qiáng)玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的密度及收縮性，而上述兩種材料相結(jié)合能明顯增強(qiáng)其韌性及材料強(qiáng)度，對于延長機(jī)械設(shè)備使用年限及使用耐久性具有不可比擬的積極作用。由此可見，玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料適用于制造各種類型機(jī)械的關(guān)鍵位置，例如：閥門、化學(xué)液體容器及管道等，能明顯增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備零部件的耐腐蝕性及耐磨性。

除上述廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)的金屬復(fù)合材料外，出現(xiàn)深受技術(shù)條件及機(jī)械設(shè)備局限性無法得到靈活運(yùn)用的材料，例如：以晶須復(fù)合材料為例其機(jī)械強(qiáng)度較高，適用于制造機(jī)械設(shè)備渦輪葉片;以石棉纖維復(fù)合材料為例其耐酸性及絕緣性相對較強(qiáng)，適用于制造機(jī)械設(shè)備制動系統(tǒng)零部件及密封零部件;以陶瓷金屬復(fù)合材料為例其高溫耐磨性、抗腐蝕性及潤滑性較強(qiáng)，適用于制造高溫材料及機(jī)械設(shè)備中重載軸承零部件。

3 結(jié)語

通過本文探究，認(rèn)識到金屬復(fù)合材料具有耐腐蝕性、彈性佳、強(qiáng)度大、加工制造便利及質(zhì)量輕便等鮮明特點(diǎn)，占據(jù)著機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)極其重要的地位及作用。同時(shí)，金屬復(fù)合材料作為全球范圍內(nèi)相對先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備制造材料之一，適用于生產(chǎn)制造零部件或沖壓模具。因此，相關(guān)技術(shù)人員秉持具體問題具體分析的工作原則，以充分發(fā)揮科學(xué)技術(shù)作用及功能為前提條件，著重強(qiáng)調(diào)研發(fā)多種類型金屬復(fù)合材料，大大提高金屬復(fù)合材料質(zhì)量可靠性，改變現(xiàn)有機(jī)械制造材料方面缺陷，進(jìn)一步增強(qiáng)我國機(jī)械制造水平，為推動我國機(jī)械制造行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展奠定夯實(shí)基礎(chǔ)。

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（作者單位：沈陽第四橡膠（廠）有限公司）