金屬復(fù)合材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用探析

唐寬芝

摘要：機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展既體現(xiàn)了我國國民生活生產(chǎn)水平的進(jìn)步，也體現(xiàn)了我國現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)。金屬復(fù)合材料作為機(jī)械制造中必不可少的原材料之一，具有穩(wěn)定性高、抗震性強(qiáng)、運(yùn)用范圍廣等優(yōu)勢，從制造角度提高了機(jī)械產(chǎn)品各方面的性能。本文通過介紹機(jī)械制造中所運(yùn)用金屬復(fù)合材料的類型，總結(jié)了該種材料在機(jī)械制造中的實(shí)際應(yīng)用途徑，為探索其優(yōu)勢及未來的應(yīng)用空間提供參考。

關(guān)鍵詞：金屬;復(fù)合材料;機(jī)械制造;應(yīng)用

金屬復(fù)合材料是由多種性質(zhì)存在差異的單一金屬材料，經(jīng)過特殊加工后，呈現(xiàn)出新性能的材料[1]。特殊的處理手段使其在繼承原材料優(yōu)勢的基礎(chǔ)上具備了更多的新特性，能夠滿足機(jī)械產(chǎn)品制造的實(shí)際需求。與尋常單一金屬材料相對比，從材料本身來看，金屬復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、密度大等優(yōu)勢[2];從材料運(yùn)用領(lǐng)域來看，金屬復(fù)合材料能夠在紡織制造、航空航天、微電子制造等領(lǐng)域發(fā)揮作用。市場上運(yùn)用較多的金屬復(fù)合材料主要有兩大類[3]，其一是結(jié)構(gòu)傾向型的材料，常用于制造大型設(shè)備，能夠提高其總體的運(yùn)行質(zhì)量;其二是功能傾向型的材料，常用于制造設(shè)備中的零部件，增加其耐磨性與耐高溫性等，以此達(dá)到延長設(shè)備壽命的目的。

一、機(jī)械制造中運(yùn)用金屬復(fù)合材料的類型

（一）不銹鋼復(fù)合鋼材

不銹鋼復(fù)合鋼材內(nèi)含較多的合金元素[2]，與普通不銹鋼材料存在本質(zhì)的差異。具體體現(xiàn)在：其一，耐腐蝕性較高，不銹鋼復(fù)合鋼材不僅能夠抵抗化學(xué)腐蝕，還能抵抗電腐蝕，現(xiàn)在研究證明不銹鋼復(fù)合鋼材的耐腐蝕性超越了現(xiàn)存的任何一種材料;其二，導(dǎo)熱性好，這一特點(diǎn)使不銹鋼復(fù)合鋼材成為制造焦化設(shè)備的主要原材料之一，不僅保證了該產(chǎn)品使用的穩(wěn)定性和壽命，也間接降低了其生產(chǎn)所需的各項(xiàng)成本;其三，裝飾性較好，不銹鋼復(fù)合鋼材通常呈亮白色，符合現(xiàn)代人的審美，且不易與環(huán)境中的各種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而出現(xiàn)變色現(xiàn)象。

（二）碳纖維石墨纖維復(fù)合材料

碳纖維石墨纖維復(fù)合材料是由碳纖維與石墨纖維為原材料經(jīng)過熱處理后復(fù)合而成的新型材料[4]。因?yàn)槠湓诩庸み^程中利用了碳纖維與人造纖維彼此互不相容的材料特性，所以該復(fù)合材料具有膨脹系數(shù)較小、潤滑系數(shù)較高、剛度與硬度參數(shù)也較為理想等優(yōu)勢[4]。以該材質(zhì)為原材料制造出的產(chǎn)品，往往還具有較好耐熱性和耐腐蝕性，能夠較大程度地提高產(chǎn)品的性能。

（三）金屬粒塑料復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

金屬粒塑料復(fù)合材料由金屬顆粒與塑料顆粒兩種材料經(jīng)過特殊地處理加工而得，在具備兩種原材料優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，摒棄了金屬材質(zhì)質(zhì)量過重、塑料顆粒導(dǎo)電性能不好的缺點(diǎn)，更符合現(xiàn)代生產(chǎn)對材料性能上的需求，目前已經(jīng)成為機(jī)械制造行業(yè)較為青睞的原材料之一。

（四）玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料也是當(dāng)前機(jī)械制造中運(yùn)用范圍較廣的復(fù)合材料之一，其制造原理是以纖維為基底增加了特固性較高的樹脂材料[5]，使其在繼承原有材質(zhì)收縮性好、密度小等優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，在該復(fù)合材料的強(qiáng)度、耐性（耐腐蝕、耐磨等）及穩(wěn)定性上也得到了強(qiáng)化。因此，該材料常被用來制作機(jī)械設(shè)備中磨損較大、易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)部位的零件，如液體容器、流通管道等。

（五）其他類型的金屬復(fù)合材料

上述四種金屬復(fù)合材料現(xiàn)已大面積推廣使用，還有一些金屬復(fù)合材料正處于研發(fā)階段或由于自身局限如較為昂貴、生產(chǎn)工藝不夠成熟等，無法得到推廣。具體有：陶瓷金屬復(fù)合材料，因其耐高溫、耐腐蝕又具有一定的潤滑效果，而常被用來制造機(jī)械設(shè)備中的重載軸承器件，晶須復(fù)合材料，因強(qiáng)度較大而常被用來制造機(jī)械設(shè)備中的渦輪葉片;石棉纖維復(fù)合材料，因其絕緣性能佳、耐酸性較強(qiáng)常被用來制造機(jī)械設(shè)備中承擔(dān)密封功能的零件。

三、金屬復(fù)合材料在機(jī)械制造中的實(shí)際應(yīng)用

（一）用于制造沖壓模具

制作沖壓模具的相關(guān)材料主要是沖裁模、冷擠壓模以及拉伸模材料這三種[1]，在從中進(jìn)行選擇時(shí)，需將應(yīng)用場景、制作實(shí)際等因素考慮進(jìn)去。機(jī)械制造采取的工藝與其他行業(yè)如建筑等所需的工藝不同，需要經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，對材料的選擇、用量的多少進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以保證制造結(jié)果最優(yōu)。所以，在選擇沖壓模具時(shí)，要以具體的制造要求為依據(jù)結(jié)合材料的特性，進(jìn)行雙方的匹配。通常制造沖壓模具的原材料既要擁有較好的拉伸性和抗震性，又要擁有較好的抗沖擊性與耐高溫的性?，F(xiàn)階段，在制造沖壓模具領(lǐng)域，應(yīng)用較廣的金屬復(fù)合材料為碳纖維石墨纖維復(fù)合材料。

（二）用于制造機(jī)械零部件

金屬復(fù)合材料以其兼?zhèn)涠嘀靥匦缘膬?yōu)勢在制造機(jī)械零部件領(lǐng)域也具有較為廣闊的應(yīng)用市場。在機(jī)械零部件實(shí)施制造的過程里，既要原材料的特性與機(jī)械零件的應(yīng)用場景高度匹配，又要規(guī)避一些使用中的不良因素影響，還要顧及其最終的制造水平，因此對金屬復(fù)合材料的選擇十分嚴(yán)苛。機(jī)械零部件常用于大型的機(jī)械設(shè)備組裝，關(guān)系到完整設(shè)備的運(yùn)行效果及使用壽命。所以在制造該零件時(shí)，要考慮到原材料的抗磨損性與穩(wěn)固性。金屬復(fù)合材料制造的機(jī)械零部件能夠有效規(guī)避上述提到的各種問題，不僅能夠從零部件制造的角度增加設(shè)備的使用年限，還能從零部件更換與維修的角度便于維修人員實(shí)施操作，全面降低機(jī)械運(yùn)行中的各種費(fèi)用。

三、結(jié)語：

我國工業(yè)的發(fā)展使得其機(jī)械制造水平不斷得到強(qiáng)化，由此也引發(fā)了整個(gè)機(jī)械制造業(yè)在材料生產(chǎn)與研發(fā)方面的變革。金屬復(fù)合材料以其在繼承原材料的基礎(chǔ)上，具備了更為符合當(dāng)下運(yùn)用場景新特性的優(yōu)勢，在機(jī)械制造中嶄露頭角，在工作生產(chǎn)制造中的發(fā)揮巨大作用。不僅提升了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的性能，還降低了在生產(chǎn)制造過程中的各項(xiàng)成本，有利于形成材料原材與產(chǎn)品制造的雙向良性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 李勝文.金屬復(fù)合材料在機(jī)械制造方面的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（10）：7.

[2]?? 方啟航.新型金屬材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用探析[J].冶金與材料，2019，39（04）：166+168.

[3]?? 王桂林.金屬復(fù)合材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2019，9（01）：75-76.

[4]?? 陳浩，楊曜澤，孟祥龍.新型金屬材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用探析[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49（19）：187.

[5]?? 閆俊杰.金屬復(fù)合材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究[J].遼寧師專學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，20（01）：74-76.