淺談新材料機械性能在擠壓成型中的作用

葛德強

摘要：隨著科學技術的不斷發展，新材料應運而生，在傳統材料的基礎上進行了優化發展，使其能夠更加廣泛的用于高新技術產業，為我國科技發展提供技術支持。全球材料產業產值不斷增長且增長速度較快，尤其是光電子、新能源等發展最為迅速，受到了研究者和投資者的青睞。創新是國家進步的源泉，我們要按照國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的總體部署，堅定不移的研究發展新材料新技術。

關鍵詞：新材料;機械性能;擠壓成型

1 新材料

1.1 概念

新材料是指新近發展或正在發展的，具有優異性能的結構材料和有特殊性質的功能材料。新材料與其他普通材料存在著不同，主要由材料本身機械性能方面的差別，例如材料有特殊的韌性、硬度、彈性等;此外還可能有特殊的功能效應，例如材料本身可能有光、磁等有別于其他材料的功能，新材料還將繼續發展。

1.2 分類

新材料按組成成分可以分為以下四大類：金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料、先進復合材料。按照材料的性能可以分為結構材料和功能材料兩類。以上分類只是現有的通用分類，每一個類別都包含有大量的不同類型的新材料，還可以根據需求進行更細致的劃分。

2 機械性能

機械性能一般是指力學性能，但兩者之間又有著不同。常用于判斷材料性質的機械性能有：彈性、塑性、剛度、強度、硬度、沖擊韌性、疲勞強度和斷裂韌性等。機械性能是材料的一大重要屬性，清楚的了解材料性能，能夠更好的進行利用生產。

3 擠壓成型

3.1 概念

擠壓成型是一種塑性加工方法。通過擠壓的方式，讓模具內的金屬坯料產生定向塑性變形，在定型后將產品從擠壓模中取出，最終會得到設計的零件或者半成品。擠壓成型普遍用于新材料工業方面，也不斷隨著新材料工業的發展而改進，逐漸發展成適用于多種材料、多種環境生產的技術。

3.2 分類

擠壓可以按照金屬塑變流動方向分為：正擠壓、反擠壓、復合擠壓、徑向擠壓;按照金屬坯料的溫度分為：冷擠壓、溫擠壓、熱擠壓。

4 機械性能與擠壓成型關系

4.1 機械性能類別

機械性能主要有：彈性、塑性、剛度、強度、硬度、沖擊韌性、疲勞強度和斷裂韌性。以下對常見的機械性能進行簡單的介紹：

（1） 彈性是指原材料在受到外界施加的壓力后發生變形，當將外力卸除后，原材料能夠快速恢復原狀。

（2）塑性是指原材料在受到外界施加的壓力時發生變形，但不會隨著外力的卸除而恢復原狀，產生這種變形后，原材料并不會產生裂縫、折縫等的能力。

（3）剛度是指原材料在受到外界施加的壓力時，并不會發生暫時或永久的變形，而是保持原樣的能力。

（4）強度是指原材料受到外界施加的壓力時，不會因為壓力過大而變形或者斷裂。

（5）硬度是指當有更堅硬的物體在外力作用下向原材料擠壓，而原材料不會發生變形，能夠抵抗其入侵的能力。

（6）沖擊韌性是指原材料在受到外界壓力沖擊時，不會斷裂的能力。

（7）疲勞強度是指當原材料在反復多次的交變載荷作用下不會發生斷裂的能力。

（8）斷裂韌性是用來反映材料抵抗裂紋失穩擴張能力的性能指標。

4.2 機械性能在擠壓成型中的作用

4.2.1 機械性能抵抗擠壓變形的作用

機械性能能夠抵抗擠壓變形，但其抵抗力與抵抗作用呈現出倒“U”型，當抗力達到一定程度時，可能會適得其反。材料優秀的機械性能使其具有優異的變形抗力，讓材料在變形過程中能夠抵抗外力。變形抗力越大，所需擠壓力越高，當溫度不斷升高時，變形抗力會隨著不斷降低，擠壓力也會隨之降低。但是變形抗力過大，大于模具和設備時就可能會毀壞模具和擠壓機械設備。變形抗力有好有壞，我們應該針對實際需求進行合理的考慮和選擇。

擠壓成型會受到晶粒大小的影響。晶粒大小適中時，擠壓成型生產出的產品質量最好。當晶粒偏小時，材料的變形抗力會增強;反之會減弱，使得材料脆化，生產出的產品會有裂紋等缺陷。

擠壓成型還會受到材料表面情況的影響。材料的表面處理包括：清潔表面、潤滑等。對材料表面進行相應的處理能夠提高材料表面質量，例如進行清潔會減少模具損壞，延長模具使用壽命;進行潤滑，可以減小材料與模具之間的摩擦，避免模具磨損，延長模具使用壽命。

4.2.2 擠壓成型常見缺陷及新工藝

不同的材料機械性能不同，相對應的其抗壓能力也不相同，針對這一情況應該有不同的擠壓方式。但是由于機械性能的原因或者擠壓方式不當，最終產品可能會出現一下四種常見缺陷：表面出現折疊;表面出現折縫;出現縮孔;產生裂紋。

為了減少缺陷，提高利用率，減少浪費，實現可持續發展，擠壓成型技術不斷進行改進，最后發展出了幾項新工藝：靜液擠壓。通過高壓液體擠壓代替普通擠壓軸，能夠很好的適用于脆性材料，讓擠壓出的產品質量更好、缺陷更少;此外還有等溫擠壓、連續擠壓、軋擠法等。

4.2.3 發展前景

隨著機械工業的不斷發展，對于材料的機械性能的利用越來越廣泛，不僅是擠壓成型，還有很多其他生產方式，針對材料的機械性能的利用，在將來的一段時間，可能會有很好的發展前景，為了進一步發展，我認為將圍繞以下幾點進行探究，（1）進行綠色可持續發展，實現節能減排，提高材料的質量和生產過程中的消耗浪費;（2）優化材料和機械設備，減少摩擦，降低損耗，提高生產效率;（3）不斷精化、優化設備，提高產品精度和質量;（4）發展新材料，優化性能，避免產生缺陷，節約成本，減少浪費;（5）提高模具的使用壽命和模具的品質;（7）減少生產工序，簡化生產過程，降低工人勞動強度，減輕負擔。

結語

我國當前發展已經逐漸擺脫重工業和高消耗、高污染的工業發展，逐漸向新興產業發展，而新材料產業具有發展快，市場前景廣闊，發展創新性強，投入產出比高，產品的附加值高等特點，正符合我國現代發展需求。在當今社會，新材料的產業規模化已成為衡量一個國家經濟、社會發展、科技進步和國防實力的重要標志。隨著科技的不斷發展和現代社會形勢的新要求，新材料的發展勢不可擋。在新材料的利用生產中，要特別注意材料的機械性能，做到能夠合理利用，避免產生缺陷，導致浪費，保證能夠生產出更高質量、更多數量的產品。

參考文獻：

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