张磊 张树岗
陕西航天机电环境工程设计院有限责任公司 陕西省西安市 710100
【摘要】近年随着经济的持续进步，我国包括机械行业在内的各行业也得到前所未有的发展。机械行业本身即为工业发展的核心基础，机械行业开展设计时对材料创新性应用提出了较高的要求。就机械的具体设计过程而言，需要科学选用材料并在设计中进行实践应用，特别在新型材料的选用方面，更是为机械设计实现先进性的重要保障。本文对于机械设计运用新型材料的种类、具体表现等开展分析，以期进一步提升新型材料在机械设计的实践应用效果。
【关键词】机械设计；新型材料；实践应用
随着经济的持续进步，我国包括机械行业在内的各行业也得到前所未有的发展。而各行业的兴盛均离不开各种机械设备的应用。要想实现机械设备在实践的高效应用，则必须要确保机械设计的科学性。换言之，惟有设计具备有效性与合理性，材料运用具备标准性与创新性，方可真正实现机械作业的高效率。材料作为左右机械性能与标准的重要尺度，开展机械设计时必须重视材料选用的品质化与标准化。鉴于此，推进机械设计的整个过程内要重视并关注新型材料在设计中的有效应用，在提升机械设计质量的同时，为机械设备作业安全提供有利的保障。
1机械设计中新型材料的类型
1.1金属材料
就机械的具体设计过程而言，选用金属材料相对普遍和广泛。通常机械内部要开展联接、转轴或受力等不同功能的作业应用时，金属材料在此方面有着得天独厚的性能优势。机械设计中应用普及性最高的金属材料代表为钢、铁两种。钢铁作为金属材料，其优点为强度高且韧性大，在机械设计的应用中优势明显。同时，我国为钢铁大国，产量多年移居全球第一，甚至少数地区钢铁资源产能过剩，这使得在机械设计应用钢铁还有另一突出优势，即成本低且储备丰富。然而也要正视钢铁材料带来的污染及能耗均高的不环保现象，所以在现阶段机械设计时必要时使用钢铁材料的前提下，要研发其他更环保、绿色的新型金属材料，确保兼顾材料应用与环境保护间的均衡。
1.2高分子材料
高分子材料本身即为典型的新型材料，在机械的具体设计过程中，对此类材料的应用主要以塑料、橡胶及成纤维等为代表。高分子材料的形成以石油应用作为基础条件。就此种材料的具体实际应用来说，虽说其强度对比金属材料相对较小，但也有着金属材料难以比拟的长处。如作用高分子材料开展机械设计之时，材料选用渠道更丰富和多元。近年我国工业化水平持续提升，高分子材料在机械的实际设计应用的深度与广度日渐强化，应用高分子材料同样要重视其与环保的协调。如塑料在机械设计中时常使用，但其难以降解处理，所以在聚集性使用时极易对环境保护产生负面影响。
1.3复合材料
可这样理解复合材料即指由两种或超过两种材料借助物理或者化学手段实现有效结合的材料。通常而言复合材料具备了合成所需各种材料的优势，对部分标准高且设计复杂的机械而言，首选材料多是复合材料。复合材料最常应用的代表有合金、树脂等。
1.4陶瓷材料
陶瓷的主要构成为硅，此类材料优势主要有密度低、硬度高且耐腐蚀等，其在对密封性有特殊要求的机械设计内应用较多。但在应用陶瓷材料开展机械设计应用时要重视这些材料的不足，即造价较高且易碎，相对来说除非必需，陶瓷应用广泛性不足。
2 机械设计中新型材料的实践应用
2.1实用性材料的实践应用
制造机械设备的整个过程内要借助一定的生产工艺与加工手段，如需要开展切削、热焊接、锻造等不同方式的处理。就机械装置的整个生产加工进程而言，为确保设备器具所用材料性能得到有效保留，要依照机械设备的性能模块明确与之匹配的材料，以提升设备与材料的实用性与经济性。惟有材料本身具有突出的实用性方可提升在机械设计效率，避免在加工过程中因材料选用不当而影响材料本身性能与机械设计性能的发挥，继而实现机械加工生产整体效能的提高。
2.2载荷型材料的实践应用
机械设备的前期设计与后续械制造时，常会生材料失效。材料载荷性能不足是其失效的主要原因。鉴于此种情况，机械装甲开展设计时要以掌握此类材料性能为前提强化载荷型材料的选择，保障此类材料得到正确使用。除此以外，要明确掌握载荷材料的荷载区间，以使其在机械设备后续投入作业时不受影响。只有选用了正确且匹配的机械所需载荷材料，方可降低材料失效现象的发生，为机械正确发挥出设计性能提供保障。
2.3合金材料的实践应用
就机械的具体设计过程而言，要重点关注合金、碳钢等金属类合金材料的正确选用注。上述材料在实践应用时优势突出如性价比高、加工方便且实用性强。而机械前期设计常用到碳素钢这一合金材料，韧性及自身强度相对有限，因此要依照机械设计所需的实际性与其他材料进行综合。使用合金材料来强化机械性能可大幅度改进碳素钢材料带来的不足。同时机械在设计零部件时多选用合金材料，这是看重合金材料优秀的耐磨性，其对机械部件展现最佳效果来说极为必要。
2.4无毒害材料的应用
机械设备的前期设计与后续械制造时，理论上来说难以百分百避免选用的材料带来的伤害。如机械应用化学材料则必然会对使用群体产生可能的化学性危害，同时对极易破坏环境和生态。要解决材料带来的危害则要多选用无毒害材料，即突出机械设计性能的实用性，同时借助无毒害材料的广泛使用而实现机械作业的绿色化与环保化，将机械与材料对环境与人体的负面影响降至最小。
2.5可回收材料的实践应用
就机械的具体设计过程而言，不少材料如金属材料在实用后无法再生。这些材料属于不可更新的有限资源，因此设计并制造相关机械之时一旦使用不可再一材料，则后续无法实现有效的回收及二次的利用，这使能损进一步加大。鉴于此，机械在开展设计时，涉及各种材料要尽可能选用可回收的再生材料，以可持续发展的绿色生态理念开展材料使用与机械设计，确保行业实现有序发展。
结语
综上分析，相关人员在开展机械设计及材料选用的过程里，要重视新型材料在设计中的实践应用，材料既要环保节能，又要经济实用，更重要的是与可持续性发展原则相匹配。设计机械时要依照具体的功能要求选用材料，材料在应用时要避免不足的同时发挥出优势，同时在设计过程中要不断提升设计理念、强化材料工艺处理、优化机械性能等，确保其与新型材料的广泛应用相结合，使机械设备制造与作业水平实现跨越式进步。
参考文献：
[1]李珂.机械设计中新型材料的应用[J].内燃机与配件，2021（10）：213-214.
[2]王坚.机械设计中新型材料的选择及应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2021（05）：187-188.
[3]胡士齐.机械设计中新型材料选用的研究[J].信息记录材料，2018，19（11）：13-14.
[4]吴玲玲.新型机械超材料的结构设计及其应用的研究[D].清华大学，2018.