機械設計中新型材料的選擇及應用

王志亮

（甘肅省山丹培黎學校，甘肅 張掖 734100）

隨著我國市場經濟的發展，社會各個行業中對機械的要求也越來越高，作為機械行業的基礎工作，機械設計在機械行業的發展中占據相當重要的地位，對于整個國民經濟發展意義重大。在機械行業設計中，材料的選擇和應用是保證機械設計的基礎，隨著時代不斷進步，機械設計的材料也要不斷地更新完善，因此，在機械設計工作中，要重視機械設計的新型材料及應用，掌握機械設計的相關要求，才能保證材料的安全性與合理性。

1 機械設計中材料選擇與應用的重要性

隨著機械設備需求量的提升，人們對機械設計的質量和性能的要求也越來越高，在市場大環境的推動下，做好機械設計工作，對于推動機械行業的發展有著相當重要的作用。機械材料是構成機械設計的主要設備和元素，在選擇材料時，不僅要符合機械設計的相關要求和標準，更要緊跟社會的發展，滿足各個相關行業的需求。

在應用材料前，設計人員要進行相關的檢驗操作，確定材料是否會對機械設計的質量產生影響，其次，要保證所選的材料具備實用性，符合經濟環保的原則，從而促進機械行業的多元化發展。

尤其是在當前我國經濟可持續發展原則下，機械設計的材料選擇更是需要綜合多方面的信息，重視材料選擇和機械應用的重要性，對目前的新型材料進行科學合理的選擇，保證機械設計的長遠發展來看，切實保障機械產品的性能，促進行業的良性發展。

2 機械設計材料的選擇和應用

2.1 無毒無害型材料

在機械設計的領域中，大多材料都有一定的傷害性，例如，常見的Ni、As等化學機械材料會對人體造成一定傷害，不僅如此，這些材料對自然環境的傷害也是相當大的。在進行機械設計的過程中，應著重選擇無毒無害型材料，保證在安全無害的環境中進行機械設計操作。

同時，要在機械設計中落實綠色環保的理念，基于此，在機械設計的材料選擇和應用中，重點選擇綠色環保材料也是關鍵所在，也是機械設計人員需要關注的重點，通過綠色環保材料的選擇，減少機械設計中放射性元素的危害。

2.2 碳鋼、合金鋼材料的選擇和應用

在機械設計中應用最廣泛的材料是碳素鋼及合金鋼，碳素鋼具有成本低、生產便捷、適用范圍廣等特點，在機械設計中，碳素鋼通常應用于強度需求較低的零件中，由于碳素鋼的韌性和強度相較其他材料較低，因此，在機械設計中是存在一定局限性的。

而合金鋼材料的應用則彌補了這種遺憾，合金鋼是在碳素鋼的基礎上，通過加入一定比例的合金制成，其強度和韌性都強于碳素鋼，將其應用于機械設計中，不僅能夠強化機械設計零部件的質量和性能，還能在很大程度上提升產品的耐磨性，是應用價值較高、應用較廣泛的一種材料。因此，在機械設計的過程中，設計人員應根據機械產品的具體需求選擇碳素鋼與合金鋼，確保產品設計的最佳性能。

2.3 荷載材料的選擇和應用

在機械設計中，荷載材料的選擇也是相當重要的一項工作，在實際設計工作中，選擇的材料會因為荷載水平低的原因，在后期應用中出現抑制失效的問題，導致大部分機械零部件無法發揮正常的作用，造成這個問題的主要原因是機械設計中材料選擇荷載過低。

因此，在機械設計前期，材料選擇時，要進行荷載水平的評估，選擇荷載水平高的材料，并且根據實際設計工程對材料進行后期加工處理，提升材料的荷載水平，保證工程的質量和性能。

2.4 功能性材料的選擇和應用

在機械設計的過程中，需要對材料的制造進行多道工藝的處理，其中包括熱處理工藝、鍛造工藝、切割等，在完成材料工藝的處理后，為了確保所應用材料的性能，滿足產品的設計需求，需要選擇功能性和實用性更強的材料，以保證材料在處理后能夠滿足機械產品的性能需求。不僅如此，在實際機械產品設計中，實用性功能性材料的選擇和應用要根據設計產品不同的部件來決定，結合材料的屬性，實現材料在產品設計中的有效利用。

在產品設計的具體規劃中，如果是磨損較嚴重的零部件，需要選擇硬度較高、韌性較強的材料，確保零部件的性能。同時，在選擇材料性能時，也要注重設計的美觀性，從多方面考慮材料的選擇和應用。

2.5 循環性材料的選擇和應用

在機械設計的實際加工中，大部分是選擇金屬材料，而各個部件所使用的金屬材料有所不同，會在很大程度上造成資源的浪費，因此，設計人員要在機械設計的過程中選擇循環性材料，在選擇合金材料時，盡量少選擇元素的種類，這樣既能保證合金質量，也能減少成本，促進材料的可再生利用。

3 機械設計中材料選擇的注意事項

3.1 注重經濟實用原則

在機械設計中，要注重經濟實用的原則，首先，設計人員應從設計實用性的角度考慮，在機械設計的過程中，涉及不同的工藝，不同工藝對材料的要求有所不同，滿足眾多工藝對性能的要求，是材料選擇的關鍵。設計人員通常會對一種材料進行多重工藝的加工選擇和處理，但如果選擇不達標，則會影響機械的最終質量。同時，在機械材料的選擇上，還應從經濟性的角度入手，秉持節約材料和成本的原則，選擇性能好且經濟實惠的材料。

3.2 注重科學發展需求

機械行業在對設計材料進行選擇時，要注重科學發展的需求，在保證機械設備功能的基礎上，使其滿足節約成本和環境保護的要求，實現發展與經濟發展的有效協調。機械設計人員也應當始終堅持科學發展觀，在機械設計的過程中，注重材料的可持續發展。

3.3 注重低能耗選擇

除了以上提到的兩點，在材料選擇中，還要注意生產過程中的低能耗低污染，在材料的選擇上以環保為主。隨著我國經濟的發展，國民經濟提升的同時對我國的環境也造成了嚴重的污染和破壞，大量資源形成浪費，在機械設計加工中，設計人員應當貫徹環境保護、節能節源的理念，促進機械設計的可持續發展。

一般來說，目前很多材料都是低能耗低污染，但要注意在加工過程中造成的污染情況，大部分材料在進行加工時，會導致材料消耗，因此，設計人員在進行材料加工時應當注意，要盡量選擇為經過熱處理也能滿足需求的材料，其次，選擇熱處理程序較少的材料，防止材料在設計過程中再次出現能源消耗、污染等問題。

4 結語

綜上所述，在機械設計中，新型材料的選擇和應用需要涉及多方面的因素，要貫徹落實綠色環保的理念和可持續發展的原則，保證設計材料的合理性和安全性，促進機械行業的長遠發展。

在具體教學設計中，首先，應當讓設計人員和學生明確機械設計中新型材料選擇和應用的重要性，要結合我國當前發展的現狀和市場的需求，對材料選擇和應用進行分析，明確機械設計材料選擇及應用對國民經濟發展的影響；其次，是要掌握機械設計材料選擇的標準，主要從環保型材料、碳素鋼及合金鋼材料、荷載型材料、實用功能型材料等進行選擇，圍繞材料環保節能、可持續發展的特點展開；最后，在實際應用操作中，要科學合理地展開設計工作，充分發揮材料的優勢和性能，滿足機械產品的具體設計需求的同時，推動機械行業的發展，從而進一步帶動我國的經濟發展。