机械制造中新型金属材料的应用研究

发表时间:2021/7/2   来源:《中国建设信息化》2021年第3期   作者:梁开亮 郑冬晓
[导读] 近年来,我国各行各业建设发展迅速,社会经济蓬勃发展,促进了机械制造业的长期发展
        梁开亮 郑冬晓
        身份证号码:21010619890616****
        身份证号码:31022619851213****
        摘要:近年来,我国各行各业建设发展迅速,社会经济蓬勃发展,促进了机械制造业的长期发展,而机械制造业在社会经济发展中占据着极其重要的地位,这意味着社会经济发展离不开机械制造业的支持。由此可见,做好材料类型升级,对促进机械制造业的可持续发展有着不可比拟的积极作用。同时,机械制造产品的质量与产品材料有着密切的关系。换句话说,选择合适的机械制造材料可以大大提高机械制造产品的质量,使其始终满足特定的生产需求,进一步促进机械制造业的长远发展。新的金属材料一般是在原有金属材料的基础上,再对其性能进行改进,赋予其更多的功能。例如,新型复合金属材料的特点是高延展性和高硬度。
        关键词:机械制造;新金属材料;应用研究
        前言
        与钢材相比,新材料最大的特点是自动化和轻量化,可以有效降低整个机械制造的自重,优化机械制造的内部结构,实现小型化和轻量化的发展目标。对于机械运动来说,传动轴是非常重要的轴体,但如果传动轴本身自重较大,则会影响内部结构的分布和整机的载荷控制。此外,新材料还具有耐腐蚀、耐磨、耐高温等性能。在高速旋转的轴环,中,高温和摩擦是机械制造中缩短传动轴使用寿命的重要影响因素。通过充分发挥新材料的这一优势,可以大大延长新材料传动轴的使用寿命,保持工作稳定性。这种材料制成的传动轴在运行过程中可以更安静、更稳定,从而避免了大量的噪音或干扰。
        1新型金属材料概述
        ①記忆合金材料。该金属材料最大特点在于具有记忆能力,即该合金材料制作成为的金属丝,在受到外力作用后发生形变,具有恢复原本形状的功效。一般而言,记忆合金材料在应用中,要恢复原来形状,需要在升温处理下才可以实现这一功能。另外,记忆合金材料因具有记忆能力优势,在生产生活中有着较为广泛的应用,如电气工程、航空航天等。但是要强调的是记忆合金材料的使用,要想保证其功能正常发挥,关键在于对记忆合金材料进行合理的升温处理,意味着记忆合金材料在使用过程中,具有不稳定性的特点,易受到温度的影响。因此,记忆合金材料在具体的使用过程中要严控温度,避免其因温度变化而变得不稳定。②储氢合金材料。该新型金属材料是当前合金材料发展过程中的重要研发项目之一,原因在于氢能源本身是一种无污染,且储量丰富的新型能源,使得储氢合金材料的推广使用与我国当前提出的可持续发展战略要求相符。基于本质角度而言,储氢合金是通过金属或者合金与氢能源发生化学反应,从而产生一定的氢化物,并将氢能源储存在合金材料当中,广泛应用在动力能源方面,极大地缓解了我国常规化石能源的市场压力,且可以为氢能源的推广使用和可持续发展奠定良好的基础。③高温合金材料。该金属材料可以在较高温度环境下保持功能正常发挥,广泛应用在航空航天设备、飞机涡轮发动机等制作中,原因在于上述设备在运行过程中,会产生超高的热量,从而使得一些零部件受热而出现大面积的损坏,进而引发飞机安全事故或者航空航天设备故障。但是高温合金材料的使用,即可降低设备运行中热量产生的负面影响。


        2机械制造中金属复合材料的具体应用
        2.1冲击模具制造层面
        目前,我国冲击模具制造大多选用的材料是碳素工具钢,这种材料虽然投入的成本较少,但也具有一定的不足之处,承载力不足就是它最大的问题,因此它不适合充当冲击模具零部件的制作材料。金属复合材料不仅具备碳素工具钢材料的相关优点,同时还具有碳素工具钢所没有的一些优点,能更大程度地满足冲击模具制造需求。例如碳纤维石墨纤维复合结构材料就具有耐烧蚀特性,常被用作航天器的模具制造。
        2.2机械零部件制造层面
        金属复合材料在机械零部件制造方面所表现出来的优势是低膨胀系数和高疲劳界限。拿锤式破碎机来说,锤头制作通常选用ZGMn13这种材料,但其具有一定的缺陷,也就是耐磨度较低,在使用较短时间后就会明显磨损,导致无法再次使用,且在使用过程中需要时常维修,不仅消耗成本,还会降低工作效率。选用高铬烙铁和高锰钢低合金这两种材料混合制造而成的锤头,不仅会解决耐磨度低的问题,还能减少维修成本、提高工作效率。但是与前一种材料相比,后者需要较高的购买成本。由此可见,金属复合材料在机械零部件的制造方面具有相当大的优势——耐磨度高、不易受环境影响、不容易变形和膨胀等,这些都突出了其在机械零部件制造方面的实用性。
        2.3环保应用
        由于新型金属材料能明显减轻加工期间空气污染程度,满足机械制造设备的生产要求,真正意义上做到最大化利用各种资源。同时,机械制造期间注意引进新型金属材料的加工工艺及加工技术,不止能有效控制环境污染程度,例如:加工期间应用冷轧或热轧等加工工艺,能保证机械零部件的加工质量,最大程度上减轻环境污染程度。同时,机械加工期间深受新型金属材质类型差异性的影响,往往需要持续细化新型金属材料的类型及种类,尽量同时加工两种性质相似或成分相似的材料,避免出现材料不同引发加工实践差异性的问题,进一步有效控制机械制造期间所产生有毒有害物质的排放量,促使新型金属材料加工工艺得到大幅度进步。此外,保证新型金属材料的质量是扩大其应用范围的有力手段及关键途径。
        结语
        新型材料能克服许多传统材料由于自身的物理性质和化学性质而产生的束缚,在材料使用领域有着广泛的推广空间。目前,从业人员仍需要将新型材料结合使用性能和使用条件进行调整和优化。挖掘材料潜能,探索在不同使用环境使用条件下的材料应用极限。
        参考文献
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        [3]魏仕勇,彭文屹,陈斌,等.等离子弧粉末堆焊熔覆材料的研究现状与进展[J].材料导报,2020,34(9):9143-9151.
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