新型金屬材料成型加工技術探析

摘 要：近年來，隨著科技水平的不斷提高，現代化工業對新型金屬材料的需求越來越多，新型金屬材料已經成為很多領域中重要的工程材料。新型金屬材料屬于合金，其種類較多，性能與質量較普通金屬材料都有很大的突破，新型金屬材料因其高鑄造性、高鑄壓性、良好的焊接性與高導熱性等性能優勢，便于對其進行鍛造與二次成型加工。文章對金屬材料成型加工技術進行了詳細的闡述，分析這些技術在實際應用過程中的關鍵注意點，對材料行業在新型金屬材料加工塑型方面具有重要意義。

關鍵詞：新型金屬材料；成型加工；加工技術創新

1 概述

隨著科學技術的發展，新型的金屬材料在現代化工業中得到了全面的推廣與應用，與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更為優異的性能與質量，已經成為很多領域中重要的工程材料，尤其是在能源開發、零部件制作、交通運輸機械輕量化等方面[1]。在采用新型金屬材料作為工程材料時，涉及到很多繁復的成型加工技術與工作，在現代化工業飛速發展的今天，如何不斷發展與完善新型金屬材料的成型加工技術，更好地發揮新型金屬材料的特性，已經成為各領域中材料工程師們的研究重心。

2 新型金屬材料及其加工特性

金屬材料是由金屬元素或金屬元素為主所構成的具有金屬特性的材料。金屬材料通常具有較好的延展性。新型金屬材料都屬于合金，其種類較多，性能與質量較普通金屬材料都有很大的突破，目前在市場上廣泛使用的新型金屬材料有高溫合金、形狀記憶合金、非晶態合金等。新型金屬材料的二次成型加工過程通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復雜的加工技術。新型金屬材料的加工特性如下[2]：

2.1 鑄造性

新型金屬材料都屬于合金，因此其熔點一般比較高，導致金屬材料的流動性較低，收縮性較低，便于新型金屬材料的鍛造與二次成型加工。

2.2 鍛壓性

鍛壓性是新型金屬材料的基本特性之一，該特性可以提高新型金屬材料的可塑性，時成型加工的金屬材料能夠具有更高的性能優勢。

2.3 焊接性

原始金屬材料通常需要經過焊接后二次成型再進行后續的工程應用，因此新型金屬材料成型加工的基礎特性就是焊接性，其需要有良好的焊接性與高導熱性能，才能在成型加工過程中保證材料不會產生氣孔與裂縫等。

3 新型金屬材料成型加工的原則

新型金屬材料通過會在工程施工、機械設備、航空航天等方面廣泛使用，一般具有良好的耐磨性與較高的硬度，以滿足各類工程建設與機械化生產的質量需求。但是新型金屬材料的這一特性也給其在成型加工方面增加了一定程度的困難，例如金屬材料的硬度較高會導致其在普通的鍛造環境下很難發生變形，使得很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業零部件[3]。不同的金屬材料具有不同的特性，市場對金屬材料成型加工后的質量與性能也有不同的要求，因此通常會根據金屬材料不同的特性采取不同的成型加工技術。例如，某些特殊的金屬材料只有通過纖維性增強才能實現其二次成型加工。因此在實際對新型金屬材料進行成型加工時，需要針對材料的特性采取相應的技術手段，切實推進新型金屬材料成型加工工作的開展。新型金屬材料的二次成型加工過程是一個非常復雜且細致的過程，其涉及的技術通常包括焊接、擠壓、鑄造、超塑成型等等復雜的加工技術，在實際的成型加工工作流中，一旦由于操作人員的操作不當而出現即使是小型的失誤，都會給加工的金屬成品帶來無法磨滅的負面影響。例如，在鑄造工藝中，如果沒有對鑄型的尺寸、大小等參數進行詳細周密的把控，會導致成型加工之后的金屬成品不符合零部件要求的質量與規格，不僅會給加工單位帶來極大的成本損耗，還會影響工程的施工進度或機械設備的制造進度，延長施工或制造周期。因此，在對新型金屬材料進行成型加工之前，加工人員需要對金屬材料的物理與化學特性進行透徹的分析與掌握，才能夠具體問題具體分析、因地制宜地針對不同的金屬材料進行成型加工。

4 新型金屬材料成型加工技術

4.1 粉末冶金技術

粉末冶金技術是以金屬粉末為原料，通過不斷的燒結與塑形，形成金屬材料、新型金屬復合材料等的工業技術。粉末冶金技術是早期使用最為廣泛的新型金屬材料成型加工技術，在增強晶須的功能等方面具有獨特的優勢。現階段，粉末冶金技術主要應用于制造小尺寸且形狀粗糙、不復雜的精密零部件，其通過不斷地對金屬粉末進行燒結與塑形，可以精密控制并提高金屬材料中的金屬含量，因此在小型零部件制作中擁有廣泛的市場前景[4]。

4.2 電切割技術

電切割技術是通過在介電流中插入移動的電極線，然后利用局部的高溫對金屬材料進行幾何形狀切割，這樣的方式也可以充分高效地利用沖洗液體的壓力對零部件與負極之間的間隙進行沖刷，因此較傳統的放電方式具有一定的優勢。在采用電切割法進行新型金屬材料的成型加工時，通常會由于放電效果較差等原因導新型金屬符合材料的切割速度變慢，從而產生切割的切口不光滑等問題。

4.3 鑄造成型技術

鑄造成型技術是將液態的金屬澆注到與零件尺寸、形狀相匹配的鑄型中，待液態的金屬冷卻凝固之后，將固態的金屬材料取出，即可獲得與鑄型形狀一致的毛坯或零件。在鑄造成型技術的應用過程中，鑄型的有效性檢驗是非常重要的環節，其形狀、尺寸等質量的把控直接關系到零部件的質量與性能。

4.4 焊接技術

原始金屬材料通常需要經過焊接后二次成型再進行后續的工程應用，焊接技術是在高溫或者高壓的環境下，采用焊接材料，例如焊條或者焊絲，將多個待焊接的金屬材料連接成一個整體技術，該技術被廣泛應用于航天航空、機械制造等領域。需要注意的是，在新型金屬材料的焊接過程中，在金屬與增強物二者之間常常會發生化學反應，會影響焊接的速度，在遇到這一問題時，通常可以對金屬或者增強物進行軸對稱旋轉，然后將焊接接頭置于高溫下，使其達到熔化狀態[5]。

4.5 模鍛塑型技術

對于一些硬性較大的新型金屬材料，一般的鍛造環境無法使其加工塑形，以鈦合金、鎂合金等為例，這些金屬材料由于鍛造溫度范圍窄，可塑性較差，因此在變形時會產生極大的抗力，很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業零部件，為了解決這一問題，模鍛塑型技術應運而生。模鍛塑型技術包含超速成型、模鍛與擠壓等方法，在對金屬材料進行擠壓時需要保持甚至提高鍛造環境的溫度，以提高金屬材料的可塑性，同時需要在模具的表面涂上潤滑劑，降低模具表面的摩擦力，從而進一步降低模鍛塑型的難度。通過模鍛塑型技術進行金屬材料的成型加工，可以使得生產出來的零部件具有較高的質量與性能，其組織也更為嚴密，已經成為金屬材料成型加工中使用最為普遍的技術手段。

5 結束語

與普通金屬材料相比，新型金屬材料具有更高的鑄造性、高鑄壓性、良好的焊接性與高導熱性等性能優勢，已經成為很多領域中非常重要的工程材料。本文對現有的金屬材料成型加工技術進行了詳細的闡述，如粉末冶金技術、電切割技術、模鍛塑型技術等，并對這些技術中的問題與關鍵技術點進行分析，對發展與完善新型金屬材料的成型加工技術具有重要的促進作用。

參考文獻

[1]李蘭軍.淺談新型金屬材料成型加工技術[J].科技視界，2015（15）：286+291.

[2]張利民.新型金屬材料成型加工技術研究[J].科技資訊，2012（16）：113-114.

[3]薛宇.新型金屬材料成型加工技術分析[J].才智，2012（27）：37.

[4]高寶寶，解念鎖.金屬材料環境友好成型加工技術研究[J].科技創新與應用，2016（10）：43.

[5]姚書芳，王自東，吳春京，等.新型金屬材料及其加工技術的研究進展[J].材料導報，2002（05）：5-7.

作者簡介：申志敏（1984，11-），女，漢族，山東陽信縣人，本科，巴音郭楞職業技術學院，冶金與資源學院，助教，研究方向：材料成型及控制工程。