對(duì)新型金屬材料成型加工技術(shù)進(jìn)行研究

蔡蓓

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科技水平的不斷提高，新型的金屬?gòu)?fù)合材料開(kāi)始得到廣泛的應(yīng)用。新型的金屬?gòu)?fù)合材料相對(duì)于傳統(tǒng)的普通金屬材料有著更好的性能及其應(yīng)用價(jià)值，成為了許多工程建設(shè)的首選材料。與此同時(shí)，大量零部件應(yīng)用新型金屬材料，也推動(dòng)了對(duì)其成型加工技術(shù)的創(chuàng)新和改善。但是，制造成型的新型金屬?gòu)?fù)合材料，需要的成本和相關(guān)的技術(shù)要求也明顯提高。成型加工技術(shù)涉及到物理、化學(xué)等多門復(fù)雜深?yuàn)W學(xué)科的知識(shí)，對(duì)新型金屬材料的科學(xué)研究也還不夠透徹，所以對(duì)其成型加工的技術(shù)也還不夠完善。對(duì)此，本文針對(duì)新型金屬材料的性質(zhì)簡(jiǎn)要分析了當(dāng)前的主要成型加工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：新型金屬材料；成型加工；技術(shù)研究

目前，新型的金屬材料廣泛的應(yīng)用在工程建設(shè)和企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中，具有良好的耐磨性、高硬度的獨(dú)特性質(zhì)，很好的滿足了現(xiàn)代工程和企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、成型要求，但同時(shí)也為成型加工帶來(lái)了更大的困難。在當(dāng)前的新型金屬材料的成型加工中，一般會(huì)涉及到切割、焊接、鑄造、機(jī)械加工等方法。加工過(guò)程中，如果出現(xiàn)了任何的失誤和疏忽，都可能為材料的成型加工造成影響。所以，在成型加工之前，一定要選擇好材料，要對(duì)金屬?gòu)?fù)合材料的物理性質(zhì)和化學(xué)屬性有深入的了解，而且，根據(jù)不同材料的屬性，要采用不用的加工技術(shù)，這樣才能基于其可塑性進(jìn)行二次加工，并確保材料成型加工的質(zhì)量。

1 新型金屬材料性質(zhì)

當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的新型金屬材料主要包括了形狀記憶合金、高溫合金、貯氫合金和非晶態(tài)合金等。其固有特性主要有：良好的延伸性、化學(xué)屬性比較活潑以及一般具有獨(dú)特的光澤和色彩等[1]。相對(duì)于傳統(tǒng)金屬材料只有高強(qiáng)度與高韌性的特點(diǎn)，新型的金屬材料對(duì)耐腐蝕性、耐火性、抗低溫性以及裝飾性能有了更高、更全面的要求。

而對(duì)新型金屬材料的成型加工主要是基于材料的三個(gè)特性，分別是：焊接性、鍛壓性和鑄造性。新型的金屬材料焊接性比較良好，在焊接的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)氣孔、裂縫等，并且焊接時(shí)材料收縮小、導(dǎo)熱性良好；而新型金屬材料的良好鍛壓性可以有效的緩解沖壓，進(jìn)行可塑性的變形；鑄造性則包括了收縮性、偏析和裂紋敏感性等特性，新型金屬材料中含有的高熔點(diǎn)元素可能會(huì)使材料的流動(dòng)性降低，而給成型加工帶來(lái)一定的困難。

2 新型金屬材料成型加工技術(shù)

（一）鑄造成型法

鑄造成型法是目前比較成熟的加工鑄造方法，曾廣泛的應(yīng)用在復(fù)合材料的生產(chǎn)中。但是，金屬材料在成型加工中，顆粒的增加會(huì)改變其流動(dòng)性和溶體的粘度，而且高溫也會(huì)改變材料的化學(xué)性質(zhì)，所以，實(shí)際成型加工的復(fù)雜性、綜合性，會(huì)讓鑄造成型法的效果不是很明顯，需要改善具體的參數(shù)設(shè)置，例如：為了解決顆粒增強(qiáng)與液態(tài)金屬之間的化學(xué)反應(yīng)，要嚴(yán)格的控制熔化溫度和保溫時(shí)間；而在對(duì)鋁合金復(fù)合材料的鑄造中，要先精煉，然后用變質(zhì)劑進(jìn)行造渣，再出去熔體中的雜質(zhì)和氣體[2]，而且在面對(duì)不同材料的成型加工時(shí)選擇合理的工藝方法。

（二）機(jī)械加工法

機(jī)械加工法就是指用車、銑、鉆的方法對(duì)金屬基復(fù)合材料進(jìn)行加工，而在對(duì)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行成型加工時(shí)是采用金剛石道具來(lái)進(jìn)行。機(jī)械加工的常用方法有三種：一種是車削的方法，利用乳化液進(jìn)行冷卻，采用硬質(zhì)合金刀具；其次是銑削的方法，利用切削液進(jìn)行冷卻，采用聚金剛石刀具，并需要端面銑刀；還有一種就是鉆削的方法，利用外切削液進(jìn)行冷卻，一般采用PCD 鑲片麻花鉆頭[3]。

（三）粉末冶金法

粉末冶金法是制造金屬基復(fù)合材料的最早方法，可以直接制造出顆粒、晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料以及相關(guān)復(fù)合材料零件。而且制造那些形狀不復(fù)雜、尺寸較小、較精密的零件也可以采用這種工藝。粉末冶金法的界面反應(yīng)少，可以根據(jù)不同需求對(duì)增強(qiáng)相的含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以這種材料成型加工技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，例如制造自行車架和設(shè)備支撐架，并且能制造出良好的比強(qiáng)度、比模型以及耐磨性的產(chǎn)品，可以運(yùn)用在汽車、飛機(jī)和航天器等領(lǐng)域中。

（四）電切割法

電切割法是指以零件形狀的負(fù)極為基準(zhǔn)，對(duì)材料進(jìn)行幾何形狀的切割。主要流程就是首先用正極溶解的方式來(lái)切割材料，然后利用某些離子電解液，通過(guò)負(fù)極與加工零件之間的空隙，對(duì)材料成型加工中存在的殘屑以及未溶解的纖維等進(jìn)行沖洗。相較于傳統(tǒng)的放電加工法，電切割法將移動(dòng)的電極線浸在有介質(zhì)的電溶液中，通過(guò)液體中正負(fù)離子的流動(dòng)產(chǎn)生液體壓力以及局部高溫對(duì)零件進(jìn)行切割和沖刷，實(shí)現(xiàn)材料的成型加工。而有些非導(dǎo)體的復(fù)合材料因?yàn)閷?dǎo)電性能不好，所以不適宜用電切割法進(jìn)行成型加工，而且在對(duì)金屬?gòu)?fù)合材料進(jìn)行電切割時(shí)，要選擇合理的工藝參數(shù)，不然可能會(huì)出現(xiàn)加工表面呈玻璃樣粉狀硬化的現(xiàn)象[4]。

（五）焊接法

焊接法是目前新型金屬成型加工技術(shù)里比較常見(jiàn)的方面，在航天飛機(jī)、汽車傳動(dòng)軸和自行車的零件構(gòu)造中得到廣泛的應(yīng)用。隨著增強(qiáng)物的加入，增強(qiáng)物與集體金屬之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，焊接熔池的黏度和流動(dòng)性受到影響，焊接速度變慢，使得金屬材料的焊接出現(xiàn)困難。目前的解決辦法主要有：首先是熔化焊，對(duì)材料進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，消除焊接熱循環(huán)對(duì)焊縫和原材料造成的不良影響；其次是擴(kuò)散焊 ，將兩個(gè)焊接的零件緊密結(jié)合，在特殊的環(huán)境中保持一段時(shí)間，零件內(nèi)部的原則互相擴(kuò)散，接觸面產(chǎn)生可塑性的變形，然后完成焊接結(jié)合；還有就是慣性摩擦焊，使用慣性摩擦焊的要求是零件可以進(jìn)行軸對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)，然后通過(guò)摩擦產(chǎn)生的能量進(jìn)行焊接。

3 結(jié)語(yǔ)

新型金屬材料是實(shí)用價(jià)值十分高的先進(jìn)材料，很大程度上彌補(bǔ)了現(xiàn)代人們對(duì)金屬材料性質(zhì)的需求，同時(shí)也推動(dòng)了金屬材料成型加工的技術(shù)改造與創(chuàng)新，雖然目前的成型加工技術(shù)還不是很完善，可是在人們的不斷摸索與實(shí)踐中，正在不斷的發(fā)展，當(dāng)前的成型加工技術(shù)除了以上的幾種還有模鍛塑性法、高能光束及液體噴流切割法等。這些方法都將越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在金屬材料的成型加工中，為金屬材料的應(yīng)用做出巨大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]郭雷，尹強(qiáng).試述新型金屬材料成型加工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，（17）：214-214.

[2]李蘭軍.淺談新型金屬材料成型加工技術(shù)[J].科技視界，2015，（15）：286，291. [3]尹福，趙龍.金屬材料成型加工技術(shù)研究[J].新材料新裝飾，2014，（12）：1-1.

[4]戴宇星锜.淺談新型金屬材料成型加工技術(shù)[J].科學(xué)與財(cái)富，2016，8（4）：583-583.