機械制造中金屬復合材料的應用分析

呂 鵬 郝恩軒

（遼寧科技學院，遼寧 本溪 117004）

當前，金屬復合材料具有兩大類型，即功能型、結構型材料。就功能型材料而言，其具備較強的耐磨、耐高溫性，在機械工程中的零部件制造中有著極為寬泛的運用，可延長機械零部件使用時間，確保工件質量；結構型材料具備質量小、強度大等特性，能夠有效縮減機械設備重量，改善機械制造業工作效率

1 機械制造業中的金屬復合材料

金屬復合材料屬于復合材料之一，是經由復合技術或者多元化學、力學性能不一的金屬材料于界面中冶金，產生金屬復合材料，較之一般金屬材料而言，其具備更好的磁性、耐磨損等性質。并且，金屬復合材料類型眾多，在較多領域均有被應用。就應用在機械制造中的金屬復合材料而言，如下：

1.1 不銹鋼復合鋼板

不銹鋼復合鋼板屬于金屬高效節能材料，碳鋼是其基體，且其對不銹鋼、碳鋼材料的優點進行了有效體現。就不銹鋼特性優勢而言，該材料不但具備較好的耐腐蝕、耐磨性，還存在較強的裝飾性；就碳鋼的特性優勢而言，該材料具備較強可焊性、導熱性，且具備一定的拉伸性，易成型。故而，不銹鋼復合鋼板可視為多功能材料，并且其還能縮減鎳鉻合金用量，節省成本，在機械制造中的應用優勢極為顯著。

1.2 金屬粒塑料復合結構材料

此類材料主要通過金屬粒和塑料組成，較之傳統金屬材料而言，其具備更好的應用價值，能夠有效提升傳統金屬材料的導電及導熱性，縮減線膨脹系數，且質量小、強度大，位于機械制造中具備極為寬泛的運用。

1.3 碳纖維石墨纖維復合結構材料

此類材料屬于新型金屬復合材料，是經由有機纖維熱處理產生，因碳纖維具備較好含碳量，熱處理期間和人造化學纖維互不相容，故通常選擇石墨化工藝等予以加工。此類材料具備較好勁度、強度與剛度，重量大，耐磨性、潤滑性較好，線膨脹系數小，兼具多項優勢于一身，位于高新機械制造技術中具備極為寬泛的運用。

1.4 彌散強化復合結構材料

此類材料位于機械制造業中有被大面積運用。具體而言，彌散強化即位于均勻材料中摻雜硬質顆粒材料的方式，屬于強化的最佳方式之一。金屬基體中具備高度分散且細小的第二相質點，經由此對材料基體強化便能獲取彌散強化復合結構材料，此類材料具備較好的耐熱性，能大幅提升機械設備的耐熱性和強度，位于機械制造業中具備顯著效用。

2 金屬復合材料在機械制造中的應用

2.1 金屬復合材料在沖壓模具制造上的應用

在選擇沖壓模具材料時，要根據工作條件的不同來選擇與之相適應的材料，要以沖壓模具的要求為準。

沖壓模具材料主要分為三種，一種是沖裁模材料，一種是冷擠壓模材料，一種是拉伸模材料，工作條件對每一種模具材料的要求都有所不同。在模具制造的過程中，對于原材料的要求非常高，相應模具材料必須能夠承受住沖擊、拉伸或摩擦拉伸、振動，而且還必須能夠承受住在高溫材料下工作。就目前而言，在沖壓模具時大部分都是選擇鋼材作為主要制作材料，由于碳素工具鋼加工塑形難度較小，性價比也較高，因此運用碳素工具鋼的機械制造廠非常多，但是，碳素工具鋼的承載能力較差，針對沖壓模具零部件時不適用。

金屬復合材料強度高、硬度大，可以解決碳素工具鋼承載能力較差，在制造硬度較大、塑性較低的機械零部件時不適用的問題。金屬粒塑料復合結構材料具備質量較小、強度較大的特點，在沖壓模具制造上，可以在很大程度上提高機械設備的耐熱性與強度值。由碳纖維石墨纖維復合結構材料構成的耐燒蝕材料，在航天器機械、火箭導彈沖壓模具制造中已經得到了廣泛的應用，其使用溫度高達1000℃以上，耐高溫性能極佳，同時，在耐磨性上也比一般的金屬材料高出40%—50%左右。

2.2 不銹鋼復合鋼板

不銹鋼板是由合金元素組成，這些元素也決定了不銹鋼板性能的差異；由于這些元素的存在，因此造就了不銹鋼板具有極佳的耐化學腐蝕和電化學腐蝕性能，是在鋼材里面是最好的。不銹鋼復合板采用先進的真空軋制工藝，可以確保讓不同材質材料之間形成原子結合，結合率可達100%。不銹鋼復合板具有良好的導熱能力，又具有防腐蝕功能，可大量用于焦化設備。如使用于蒸氨塔，可以提高蒸氨塔的使用壽命，降低運行成本；另外一方面因其防腐性能，又能應用于蒸氨設備。

2.3 玻璃纖維復合材料

這種復合材料是熱固性樹脂和纖維的復合，其密度小、強度大、抗沖擊性強。收縮性小、耐腐蝕。同時。熱塑性樹脂和纖維的復合，還具有良好的注射成形和低溫韌性。

玻璃纖維復合材料通常運用到耐腐蝕、耐磨、絕緣、無磁、減磨和普通機械零部件、泵閥、管道和容器當中。

2.4 碳纖維石墨纖維復合材料

這種復合材料主要是由碳-陶瓷復合、碳-樹脂復合等，它具有良好的比模量、比強度、比剛度，而且線膨脹系數小、耐摩擦、自潤滑性和耐磨損性良好。此外，它還具有很好的耐熱性和耐腐蝕性。碳纖維石墨纖維復合材料在航空、宇航、原子能等工業中主要使用在壓氣機葉片、發動機殼體、軸瓦、齒輪、機翼上。

3 結語

金屬復合材料是一種先進的金屬材料，具有普通金屬材料所不具備的性能和優勢，在機械制造行業中起著重要的作用，我們要重視對新材料的研發，研制出更多的新型復合金屬材料以彌補現有的不足，提升機械制造的整體水平，推動我國機械制造行業的發展，推動國家經濟的發展。