試述復合結構材料在機械制造專業中的應用

金世銳/東北巖土工程勘察總公司

試述復合結構材料在機械制造專業中的應用

金世銳/東北巖土工程勘察總公司

【摘 要】復合結構材料在我國的機械制造專業中的廣泛應用，主要在于這種材料的強重比高、耐疲勞性能好、抗震減震性能良好等優勢，同時它制造方便，可以依托于特定的使用條件進行制造和加工，以此滿足不同的用途，進而可以很大程度上提高提升機械結構的性能。隨著符合結構材料的不斷發展以及日趨成熟，其在機械制造專業行業中逐步取代了其他的諸如金屬類的材料，而且得到了業內人士包括客戶的廣泛的認同。伴隨經濟的發展以及機械設備需求量的不斷增加，各式各樣的復合結構材料在機械制造專業過程亦得到了日益廣泛的應用。作為一種新型的符合材料，其應用前景一直被業界所看好和推崇。

【關鍵詞】復合結構材料；機械制造專業；應用；行業

前言

復合結構材料之所以能夠如此迅猛廣泛的應用于機械制造專業中在于高強度、大剛度、小質量等區別于其他材料的獨特優勢，也可以實現其他材料不能實現的相互之間的協調。根據復合結構材料的性質，可將其分為兩種，，前者具有良好的耐磨性以及耐高溫性，被稱為功能型材料，其廣泛適用于機械專業的各個零部件制造，各個部件的工作質量和工作壽命都得到了很好的保證；后者即為結構型材料，它被廣泛的應用于大型機械設備制造中，這種材料可以降低機械設備的總體質量，但同時可以增大其整體強度。

1. 復合結構材料在機械制造專業上的應用

1.1不銹鋼復合鋼板

這種復合性質的鋼板是由多種合金元素構成，不同合金元素的組合導致了每種不銹鋼復合鋼板的性質也有著顯著的差別；比如可以根據合金的組成制造耐腐蝕以及耐電化學腐蝕的鋼板，這種鋼板的耐久性在鋼材里面具有顯著的優勢。另外，不銹鋼復合板根據其使用要求以及加工工藝，可以采用先進的真空軋制，以此確保不同材料元素之間的很好結合。不銹鋼復合板的導熱能力也是具有良好的導熱能力也是其他普通鋼板不能比擬的，再加上其優異的耐腐蝕性，這種材料在易于焦化的設備亦或是易于腐蝕的設備中可以廣泛應用。

1.2玻璃纖維復合結構材料

纖維和熱固性樹脂材料是機械工程領域常用的復合材料，但玻璃纖維復合材料確實二者的結合。這兩種材料完美復合得到的玻璃纖維擁有極高的強度，且其抗沖擊性、腐蝕性較之以往有了長足的進步，但與此同時，其又具有較小的密度及收縮性。而且這種材料還將之前兩種材料的成型和韌性發揮的更加淋漓盡致。基于上述的各種優點，玻璃纖維復合結構材料被廣泛應用于機械設備中諸如閥門、管道、容器等各種耐腐蝕、耐磨的零部件中。

1.3石墨碳纖維纖維復合結構材料

碳纖維石墨纖維復合結構材料是由石墨、樹脂以及陶瓷中的兩種或多種材料以不同的比例混合而成。其性能主要體現于良好的耐腐蝕性以及耐熱性，除此之外，還有較高的強度、較好的剛度以及較大的勁度，而且這種復合材料線膨脹系數相對較小且具有很好的自潤滑性。碳纖維石墨纖維復合結構材料在機械制造專業中主要應用于航空航天領域或者比較精密的核工業機械中。

1.4晶須復合結構材料

晶須復合結構材料是一種比較新型的復合結構材料，且其中的晶須為單晶，較之于其他普通的材料，這種復合結構材料不存在錯位或空穴等質量問題，而且具有由于晶須材料本身的機械強度就比較高，其復合而成的復合結構材料的機械強度又得到了提升很強的機械強度。在實際的機械制造專業中，晶須復合結構材料一般廣泛應用于渦輪葉片等領域。

1.5石棉纖維復合結構材料

這種材料主要是由樹脂纖維復合而成，因此它除了具有樹脂纖維本身的耐磨性以及絕緣性之外，還具有良好的耐熱性以及耐酸性能。這些性能決定了石棉纖維復合結構材料在各類絕緣、絕熱設備以及對于封閉性要求較高的哥哥機械零部件中。

1.6塑料金屬粒復合結構材料

金屬粒塑料復合結構材料是指將不同比例的金屬與塑料進行復合而得到的一種新型的復合結構材料，這種復合結構材料能夠降低原材料本身的線膨脹系數，而且，最為重要的是其能夠改善金屬材料本身的導電性以及導熱性能，這種材料在各種機械設備的軸承中得到了廣泛的使用。

1.7多層復合結構材料

顧名思義，多層復合結構材料是指各種材料不同層次的分層結合，其復合所用的材料一般為多孔性青銅、鋼以及塑料分層的復合，這種材料根據不同材料的復合比例，可以體現不同程度的耐沖擊性以及耐磨性。多層復合結構材料通常應用于各種機械設備以及機械專業的熱片、軸承等耐磨件當中。

2. 復合結構材料在沖壓模具制造中的應用

沖壓模具在各種機械設備中有著廣泛的應用，在機械制造專業也有著不可替代的作用。沖壓磨具在不同的機械設備中存在著具體的使用環境的差異，這也導致了各種沖壓磨具的材料構成也大不相同。根據當前階段我國機械設備中沖壓模具的具體應用，可以將其組成材料劃分成三種：第一種是拉伸模材料、第二種是冷擠壓模材料，最后一種是沖裁模材料。

根據當前階段的各種沖壓模具的使用情況以及使用形勢來看，鋼材還是制造沖壓模具的最主要的材料。例如，碳素工具鋼雖然具有較強的經濟性且易于加工成型，但是這種材料淬透性以及硬度較差，一旦在進行熱處理時通常都會發生較大的形變，而且此類鋼的承載能力較低，因此不能應用于對塑性以及硬度有較高要求的機械部件中。另外，硬質合金鋼雖然其淬透性較好，但其抗彎性能以及韌性較差，因此，此類鋼材對于有強度和韌性要求的機械，便不可輕易使用。較之諸如此類的鋼材，復合結構材料可以將各自的優異性能進行復合，在充分發揮各種材料的長處的同時，消弱了各種材料較弱性質的使用，復合結構材料在沖壓模具制造中可以承受各種沖擊和摩擦，因而其得到了廣泛的使用。

3.結束語

復合結構材料是根據各種不同材料在機械制造領域的使用情況并機械制造設備的使用要求，由不同材料重新復合組成的一種新型的復合結構材料。這種材料可以將各種材料的優勢很好的結合，提高設備自身的強度、韌性以及耐久性、抗沖擊性等各種機械性能，同時很好的消弱和避免了各種材料自身的不足，充分發揮了各種材料的優勢，而且，這種材料雖然發展歷程較為短暫，但由于其良好的機械性能以及使用的靈活性，已經在機械設備、于航空航天、汽車、工業設備等諸多領域中得到了廣泛的應用。而且，我們堅信，隨著我國科學技術水平的不斷進步以及我國機械制造領域的不斷發展和完善，復合結構材料也將會在我國的機械制造專業中扮演愈加重要的作用。

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