試論新型金屬材料成型加工技術

孫柯楠

佳木斯大學材料科學與工程學院（154007）

1 新型金屬材料加工方法選擇

新型金屬材料種類繁多。金屬材料具有較好的延展性及特有的光澤色彩等。廣泛應用的新型金屬材料包括高溫合金、非晶態合金等。新型金屬材料加工特性體現在鍛壓性、鑄造性。

焊接性是金屬成型加工的基礎特性。新型金屬材料無氣孔，具有較好的焊接性，導熱性能好。鍛壓性是金屬材料成型加工的關鍵因素，金屬鍛壓性受到加工條件的影響。金屬具有的鑄造性包括流動性、裂紋敏感性等。新型金屬材料為合金，含有的高熔點元素會降低金屬流動性[1]。

新型金屬材料在機械設備制造、航空航天等領域具有巨大的使用空間。應用于工程施工的新型金屬材料具備良好的耐磨性，能滿足工程成型質量要求。不同金屬材料采用不同的加工技術，有些特殊金屬復合材料通過增強復合材料纖維成型加工。其他特殊新型材料成型加工時需復雜的技術，二次加工時需因材料不同采取措施。

2 金屬基復合材料加工方法

鑄造成型法，借鑒鑄造工藝，是生產復合材料零件的常用方法，必須對鑄造工藝進行改進。熔體的黏度隨著增強顆粒加入改變，如增強顆粒與金屬發生反應。在制造形狀復雜的零件時采用砂型鑄造等方法。在顆粒增強金屬基符合材料加工中，為防止發生化學反應，應在熔化時控制熔化溫度。高溫的碳化硅顆粒增強鋁基復合材料界面反應導致黏度增大，生成不穩定的化學反應物影響材料性能。鋁合金復合材料鑄造中需精煉鋁溶液，常用的方法是精煉造渣，除去熔體中雜質，處理方法不能用于顆粒增強鋁基復合材料。

制造短纖維、顆粒增強金屬復合材料、鎂基復合材料可以用擠壓、超塑成型等方法，生產出組織致密的零件。實際應用中可使用潤滑劑表面涂層處理改善摩擦，潤滑可降低壓力25%。金屬基體中含有一定的增強物，變形阻力大，堅硬的增強顆粒對模具造成嚴重磨損。顆粒加入增加基體金屬變形抗力，擠壓溫度不宜過高。增強物含量決定擠壓速度，采用較高的擠壓速度用于增強物含量低的金屬基復合材料[2]。

粉末冶金法是最早的金屬基復合材料制造方法，晶須增強金屬基復合材料等可以用粉末冶金法直接制成。對零件形狀不復雜、比較精密的零件可使用粉末冶金法。其優點是界面反應少，可調節增強相含量。美國DWA公司用粉末冶金法制造很多產品，如不同成分的自行車架。增強鋁合金基體等產品具有很高的強度，應用于汽車生產等。豐田公司用粉末冶金法制備碳化硅顆粒增強2080鋁合金連桿。

電化學加工常用方法是根據負極決定切削形狀，通過正極溶解切割材料，可以用某種離子電解質溶解液實現。與傳統放電加工法不同，將移動的電機線浸入介電液流中，切削材料通過工件局部高溫實現，需探求適宜的工藝參數進行加工。單個火花材料去除機制研究火花，SiC會干擾SiC顆粒，復合材料與鋁液脫落的未熔SiC顆粒，可形成重鑄層。增強鋁基復合材料工藝不能用鋁合金切割參數，某些加工表面會呈玻璃樣粉末硬化。

3 結語

金屬基復合材料是有價值的先進材料，具有高強度等優點，加工涉及到理化學、金屬學等多種學科，自身發展空間很大，有待深入研究成型加工工藝，將金屬基復合材料應用于更多領域。