张亚楠
首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063000
摘要：近年来，我国的工业化建设的发展迅速，在市场经济的发展过程中，社会各行业的发展，都需要使用机械设备。而机械设备的有效应用，是建立在科学设计的基础之上的，只有进行有效的设计，使用符合标准的材料，才能保证机械制造的高品质、高标准。因此，在机械设计工作的开展中，要从新型材料的应用入手，保障机械设计工作的质量，进而确保机械设备的安全使用，促进市场经济的繁荣发展。
关键词：机械设计；新型材料；应用
引言
近年来随着我国科学技术的不断发展，对于机械制作行业也起到了良好的促进作用。在这一趋势下对于机械设计工作也提出了更高的要求。金属材料的选用作为机械设计中的重要内容，但是目前我国机械材料市场还不够完善，在机械设计过程中选用的金属材料还会受到一定的限制，这也就需要相关设计人员能够进行金属材料的合理选择，充分发挥出金属材料的作用，促进机械设计质量跟设计效果进一步提高。
1 机械设计中新型材料的类型
1.1 金属材料
在机械设计的过程中，金属材料的使用比较普遍。在机械内部需要进行连接、转轴、受力的功能应用过程中，金属材料发挥出独特的应用效果。金属材料中，被应用在机械设计的过程中，主要有钢、铁两种材料应用。钢铁的强度、韧性较大，在应用的过程中，具有突出的优势。同时，我国钢铁的产量丰富，在部分地区，甚至存在资源过剩的现象，因此具有成本低的应用优势。但是，钢铁材料的应用中，存在高污染、高能耗的现象，需要在原有钢铁材料的应用基础上，开发新型的金属材料应用，保持机械材料与环境之间的平衡关系。
1.2 高分子材料
高分子材料作为新型材料的主要代表，在机械设计的过程中，主要应用的有塑料、橡胶、合成纤维等几种类型。这些高分子的材料，需要在石油的应用基础上形成，在具体的应用中，强度没有钢铁材料大，但是也具有一定的应用优势。比如高分子材料的使用，使机械设计的材料来源更加丰富，随着工业生产水平的不断提高，现在也被广泛的应用在机械设计的过程中。高分子材料的应用中，需要注意与环境的关系。比如使用塑料材料的过程中，塑料很难降解处理，在大量的聚集使用中，很容易造成对环境的影响作用。
1.3 复合材料
复合材料的使用，在特殊的环境、功能上具有应用的优势。在特种设备的机械设备生产过程中，复合材料的应用更为广泛。在当前的应用中，复合材料普遍具有质量轻、持久耐用、耐热好用的特点。在机械设备的传动轴类的应用中，复合材料的使用，能够更好的提升设备的运转稳定性。在机械设备的应用中，转动轴是比较关键的内部古城，因此复合材料的使用，还具有耐腐蚀、耐摩擦、耐高温的特点，在高速转动的过程中，也能保证转动轴的正常使用。因此，在机械设计的过程中，转动轴的应用主要使用复合材料进行设计使用。另外，使用复合材料，还能减少设备在运转过程中出现的噪音、扰动等问题。
2 机械设计中金属材料选择的基本原则
2.1 荷载的大小与性质
荷载大小在机械设计中有着非常重要的意义，因此在金属材料的选择过程中，还需要对材料荷载的承受能力进行综合性考虑，确保金属材料的荷载性能能够满足机械设计需求。此外在金属材料选择过程中还要结合机械设计的具体需求，进行材料性质的综合性分析。
2.2 零件结构的复杂程度跟材料加工性能
在机械设计过程中，零件结构越复杂表明在制作过程中所采用的加工技术手段就越多。一般机械制造的加工手段包含有焊接、冲压元件以及毛坯制造等等，这也就需要在结合了加工手段基础上，对金属材料的加工性能进行考虑。
在机械设计中进行金属材料选择时，需要就金属材料的冲压性能、切削性能、焊接性能以及铸造性能进行明确，随后根据零件结构的复杂程度对材料的加工性能进行明确。如果我们所选择的金属材料不符合机械零件的加工性能，则无法应用到机械制造之中。
2.3 零件的工作环境
不同工作环境下的零件，对于金属材料的性能也存在有一定差异性，这也是机械设计中进行金属材料选择时所需要重点关注的问题。在金属材料选择时，需要就常见的压力变化、温度变化、电导率变化以及体积变化等工作环境进行明确，比如在湿热工作环境下金属材料还容易受到腐蚀的情况，因此机械设计中需要选用一些抗腐蚀能力比较强的金属材料，这样才能够避免环境因素对于材料所造成的损害情况发生，保障机械产品的运行可靠性不会受到外界环境的影响。
3 机械设计中新型材料的选择及应用策略
机械设计中材料的选择直接关系到机械设备的经济性、环保性等，优化对材料的选择和运用，对于提升机械设备的质量具有关键意义。
3.1 根据材料特性进行选择和设计
在机械设计中会涉及各种零件，不同零件在进行材料选择时也会有不同的要求。为减少零件问题，在选择材料时需要考虑机械设备性能的发挥。因此，设计人员需要认识到材料选择的重要性，针对每种材料的性能进行充分了解，再根据不同材料的不同性能和影响因素等来进行实验。并且使用这些材料来进行检验，例如，耐热实验、减震实验以及抗压实验等，使用不同材料能提升整体的机械性能，实现材料选择和机械设计的有效对接。除此之外，设计人员在选择材料时也要重点考虑材料的价格，减少设计过程中的成本消耗。
3.2 加强材料的工艺处理
对材料进行工艺处理，是为了满足在当前机械设计对不同工艺的要求，为了使机械设备发挥预期的效果，在进行材料工艺化处理时，需要对铸造工艺、焊接工艺、粘结工艺等进行处理，提升机械的整体性能。材料的工艺化处理直接关系到机械设备的性能和工艺特色，因此，在进行工艺化处理时需要尽量让整个工艺和设备的特性贴合，这样可以在很大程度上降低机械设计的缺陷发生概率，提升设备的材料选择精确度。
3.3 把握不同材料的优势
选择和应用不同材料进行设计制造，具有不同的优势和劣势，设计人员在选择材料时必须把握材料的特性，从而实现材料的正确使用。首先，分析材料的物理性能，确保产出机械的材料质量和性能；其次，研究不同材料在不同环境下的使用情况，根据不同材料在不同环境下的特征进行制造，确保得出最佳方案；最后，材料的化学性能包括材料的腐蚀性、氧化性能等，在进行材料焊接和切割时这些特性都发挥重要作用。
4 结语
总之，在机械设计的过程中，新型材料的应用，要符合环保节能、经济实用、可持续性的原则，并且要按照具体的设计要求选择材料，对新材料的应用优势进行发挥，从加强工艺处理的方法提升等手段中，确保新型材料的有效应用，机械设计的科学合理，提高机械设备的高水平生产制造，提升机械行业的快速发展，促进社会经济事业的更高水平进步。
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