金屬復合材料在機械制造中的應用探析

唐寬芝

摘要：機械制造業(yè)的飛速發(fā)展既體現(xiàn)了我國國民生活生產水平的進步，也體現(xiàn)了我國現(xiàn)代化進程的不斷推進。金屬復合材料作為機械制造中必不可少的原材料之一，具有穩(wěn)定性高、抗震性強、運用范圍廣等優(yōu)勢，從制造角度提高了機械產品各方面的性能。本文通過介紹機械制造中所運用金屬復合材料的類型，總結了該種材料在機械制造中的實際應用途徑，為探索其優(yōu)勢及未來的應用空間提供參考。

關鍵詞：金屬;復合材料;機械制造;應用

金屬復合材料是由多種性質存在差異的單一金屬材料，經過特殊加工后，呈現(xiàn)出新性能的材料[1]。特殊的處理手段使其在繼承原材料優(yōu)勢的基礎上具備了更多的新特性，能夠滿足機械產品制造的實際需求。與尋常單一金屬材料相對比，從材料本身來看，金屬復合材料具有強度高、質量輕、密度大等優(yōu)勢[2];從材料運用領域來看，金屬復合材料能夠在紡織制造、航空航天、微電子制造等領域發(fā)揮作用。市場上運用較多的金屬復合材料主要有兩大類[3]，其一是結構傾向型的材料，常用于制造大型設備，能夠提高其總體的運行質量;其二是功能傾向型的材料，常用于制造設備中的零部件，增加其耐磨性與耐高溫性等，以此達到延長設備壽命的目的。

一、機械制造中運用金屬復合材料的類型

（一）不銹鋼復合鋼材

不銹鋼復合鋼材內含較多的合金元素[2]，與普通不銹鋼材料存在本質的差異。具體體現(xiàn)在：其一，耐腐蝕性較高，不銹鋼復合鋼材不僅能夠抵抗化學腐蝕，還能抵抗電腐蝕，現(xiàn)在研究證明不銹鋼復合鋼材的耐腐蝕性超越了現(xiàn)存的任何一種材料;其二，導熱性好，這一特點使不銹鋼復合鋼材成為制造焦化設備的主要原材料之一，不僅保證了該產品使用的穩(wěn)定性和壽命，也間接降低了其生產所需的各項成本;其三，裝飾性較好，不銹鋼復合鋼材通常呈亮白色，符合現(xiàn)代人的審美，且不易與環(huán)境中的各種物質發(fā)生反應而出現(xiàn)變色現(xiàn)象。

（二）碳纖維石墨纖維復合材料

碳纖維石墨纖維復合材料是由碳纖維與石墨纖維為原材料經過熱處理后復合而成的新型材料[4]。因為其在加工過程中利用了碳纖維與人造纖維彼此互不相容的材料特性，所以該復合材料具有膨脹系數較小、潤滑系數較高、剛度與硬度參數也較為理想等優(yōu)勢[4]。以該材質為原材料制造出的產品，往往還具有較好耐熱性和耐腐蝕性，能夠較大程度地提高產品的性能。

（三）金屬粒塑料復合結構材料

金屬粒塑料復合材料由金屬顆粒與塑料顆粒兩種材料經過特殊地處理加工而得，在具備兩種原材料優(yōu)勢的基礎上，摒棄了金屬材質質量過重、塑料顆粒導電性能不好的缺點，更符合現(xiàn)代生產對材料性能上的需求，目前已經成為機械制造行業(yè)較為青睞的原材料之一。

（四）玻璃纖維復合結構材料

玻璃纖維復合結構材料也是當前機械制造中運用范圍較廣的復合材料之一，其制造原理是以纖維為基底增加了特固性較高的樹脂材料[5]，使其在繼承原有材質收縮性好、密度小等優(yōu)勢的基礎上，在該復合材料的強度、耐性（耐腐蝕、耐磨等）及穩(wěn)定性上也得到了強化。因此，該材料常被用來制作機械設備中磨損較大、易發(fā)生化學反應部位的零件，如液體容器、流通管道等。

（五）其他類型的金屬復合材料

上述四種金屬復合材料現(xiàn)已大面積推廣使用，還有一些金屬復合材料正處于研發(fā)階段或由于自身局限如較為昂貴、生產工藝不夠成熟等，無法得到推廣。具體有：陶瓷金屬復合材料，因其耐高溫、耐腐蝕又具有一定的潤滑效果，而常被用來制造機械設備中的重載軸承器件，晶須復合材料，因強度較大而常被用來制造機械設備中的渦輪葉片;石棉纖維復合材料，因其絕緣性能佳、耐酸性較強常被用來制造機械設備中承擔密封功能的零件。

三、金屬復合材料在機械制造中的實際應用

（一）用于制造沖壓模具

制作沖壓模具的相關材料主要是沖裁模、冷擠壓模以及拉伸模材料這三種[1]，在從中進行選擇時，需將應用場景、制作實際等因素考慮進去。機械制造采取的工藝與其他行業(yè)如建筑等所需的工藝不同，需要經過嚴格的計算，對材料的選擇、用量的多少進行嚴格的控制，以保證制造結果最優(yōu)。所以，在選擇沖壓模具時，要以具體的制造要求為依據結合材料的特性，進行雙方的匹配。通常制造沖壓模具的原材料既要擁有較好的拉伸性和抗震性，又要擁有較好的抗沖擊性與耐高溫的性?，F(xiàn)階段，在制造沖壓模具領域，應用較廣的金屬復合材料為碳纖維石墨纖維復合材料。

（二）用于制造機械零部件

金屬復合材料以其兼?zhèn)涠嘀靥匦缘膬?yōu)勢在制造機械零部件領域也具有較為廣闊的應用市場。在機械零部件實施制造的過程里，既要原材料的特性與機械零件的應用場景高度匹配，又要規(guī)避一些使用中的不良因素影響，還要顧及其最終的制造水平，因此對金屬復合材料的選擇十分嚴苛。機械零部件常用于大型的機械設備組裝，關系到完整設備的運行效果及使用壽命。所以在制造該零件時，要考慮到原材料的抗磨損性與穩(wěn)固性。金屬復合材料制造的機械零部件能夠有效規(guī)避上述提到的各種問題，不僅能夠從零部件制造的角度增加設備的使用年限，還能從零部件更換與維修的角度便于維修人員實施操作，全面降低機械運行中的各種費用。

三、結語：

我國工業(yè)的發(fā)展使得其機械制造水平不斷得到強化，由此也引發(fā)了整個機械制造業(yè)在材料生產與研發(fā)方面的變革。金屬復合材料以其在繼承原材料的基礎上，具備了更為符合當下運用場景新特性的優(yōu)勢，在機械制造中嶄露頭角，在工作生產制造中的發(fā)揮巨大作用。不僅提升了機械設備運行的性能，還降低了在生產制造過程中的各項成本，有利于形成材料原材與產品制造的雙向良性發(fā)展。

參考文獻：

[1]?? 李勝文.金屬復合材料在機械制造方面的應用分析[J].南方農機，2020，51（10）：7.

[2]?? 方啟航.新型金屬材料在機械制造中的應用探析[J].冶金與材料，2019，39（04）：166+168.

[3]?? 王桂林.金屬復合材料在機械制造中的應用研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經濟和信息化，2019，9（01）：75-76.

[4]?? 陳浩，楊曜澤，孟祥龍.新型金屬材料在機械制造中的應用探析[J].南方農機，2018，49（19）：187.

[5]?? 閆俊杰.金屬復合材料在機械制造中的應用研究[J].遼寧師專學報（自然科學版），2018，20（01）：74-76.