試論新型金屬材料成型加工技術(shù)

孫柯楠

佳木斯大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院（154007）

1 新型金屬材料加工方法選擇

新型金屬材料種類繁多。金屬材料具有較好的延展性及特有的光澤色彩等。廣泛應(yīng)用的新型金屬材料包括高溫合金、非晶態(tài)合金等。新型金屬材料加工特性體現(xiàn)在鍛壓性、鑄造性。

焊接性是金屬成型加工的基礎(chǔ)特性。新型金屬材料無氣孔，具有較好的焊接性，導(dǎo)熱性能好。鍛壓性是金屬材料成型加工的關(guān)鍵因素，金屬鍛壓性受到加工條件的影響。金屬具有的鑄造性包括流動(dòng)性、裂紋敏感性等。新型金屬材料為合金，含有的高熔點(diǎn)元素會(huì)降低金屬流動(dòng)性[1]。

新型金屬材料在機(jī)械設(shè)備制造、航空航天等領(lǐng)域具有巨大的使用空間。應(yīng)用于工程施工的新型金屬材料具備良好的耐磨性，能滿足工程成型質(zhì)量要求。不同金屬材料采用不同的加工技術(shù)，有些特殊金屬?gòu)?fù)合材料通過增強(qiáng)復(fù)合材料纖維成型加工。其他特殊新型材料成型加工時(shí)需復(fù)雜的技術(shù)，二次加工時(shí)需因材料不同采取措施。

2 金屬基復(fù)合材料加工方法

鑄造成型法，借鑒鑄造工藝，是生產(chǎn)復(fù)合材料零件的常用方法，必須對(duì)鑄造工藝進(jìn)行改進(jìn)。熔體的黏度隨著增強(qiáng)顆粒加入改變，如增強(qiáng)顆粒與金屬發(fā)生反應(yīng)。在制造形狀復(fù)雜的零件時(shí)采用砂型鑄造等方法。在顆粒增強(qiáng)金屬基符合材料加工中，為防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)在熔化時(shí)控制熔化溫度。高溫的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料界面反應(yīng)導(dǎo)致黏度增大，生成不穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)物影響材料性能。鋁合金復(fù)合材料鑄造中需精煉鋁溶液，常用的方法是精煉造渣，除去熔體中雜質(zhì)，處理方法不能用于顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

制造短纖維、顆粒增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料、鎂基復(fù)合材料可以用擠壓、超塑成型等方法，生產(chǎn)出組織致密的零件。實(shí)際應(yīng)用中可使用潤(rùn)滑劑表面涂層處理改善摩擦，潤(rùn)滑可降低壓力25%。金屬基體中含有一定的增強(qiáng)物，變形阻力大，堅(jiān)硬的增強(qiáng)顆粒對(duì)模具造成嚴(yán)重磨損。顆粒加入增加基體金屬變形抗力，擠壓溫度不宜過高。增強(qiáng)物含量決定擠壓速度，采用較高的擠壓速度用于增強(qiáng)物含量低的金屬基復(fù)合材料[2]。

粉末冶金法是最早的金屬基復(fù)合材料制造方法，晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料等可以用粉末冶金法直接制成。對(duì)零件形狀不復(fù)雜、比較精密的零件可使用粉末冶金法。其優(yōu)點(diǎn)是界面反應(yīng)少，可調(diào)節(jié)增強(qiáng)相含量。美國(guó)DWA公司用粉末冶金法制造很多產(chǎn)品，如不同成分的自行車架。增強(qiáng)鋁合金基體等產(chǎn)品具有很高的強(qiáng)度，應(yīng)用于汽車生產(chǎn)等。豐田公司用粉末冶金法制備碳化硅顆粒增強(qiáng)2080鋁合金連桿。

電化學(xué)加工常用方法是根據(jù)負(fù)極決定切削形狀，通過正極溶解切割材料，可以用某種離子電解質(zhì)溶解液實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)放電加工法不同，將移動(dòng)的電機(jī)線浸入介電液流中，切削材料通過工件局部高溫實(shí)現(xiàn)，需探求適宜的工藝參數(shù)進(jìn)行加工。單個(gè)火花材料去除機(jī)制研究火花，SiC會(huì)干擾SiC顆粒，復(fù)合材料與鋁液脫落的未熔SiC顆粒，可形成重鑄層。增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料工藝不能用鋁合金切割參數(shù)，某些加工表面會(huì)呈玻璃樣粉末硬化。

3 結(jié)語

金屬基復(fù)合材料是有價(jià)值的先進(jìn)材料，具有高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，加工涉及到理化學(xué)、金屬學(xué)等多種學(xué)科，自身發(fā)展空間很大，有待深入研究成型加工工藝，將金屬基復(fù)合材料應(yīng)用于更多領(lǐng)域。