機(jī)械制造中金屬復(fù)合材料的應(yīng)用分析

呂 鵬 郝恩軒

（遼寧科技學(xué)院，遼寧 本溪 117004）

當(dāng)前，金屬復(fù)合材料具有兩大類型，即功能型、結(jié)構(gòu)型材料。就功能型材料而言，其具備較強(qiáng)的耐磨、耐高溫性，在機(jī)械工程中的零部件制造中有著極為寬泛的運(yùn)用，可延長機(jī)械零部件使用時間，確保工件質(zhì)量；結(jié)構(gòu)型材料具備質(zhì)量小、強(qiáng)度大等特性，能夠有效縮減機(jī)械設(shè)備重量，改善機(jī)械制造業(yè)工作效率

1 機(jī)械制造業(yè)中的金屬復(fù)合材料

金屬復(fù)合材料屬于復(fù)合材料之一，是經(jīng)由復(fù)合技術(shù)或者多元化學(xué)、力學(xué)性能不一的金屬材料于界面中冶金，產(chǎn)生金屬復(fù)合材料，較之一般金屬材料而言，其具備更好的磁性、耐磨損等性質(zhì)。并且，金屬復(fù)合材料類型眾多，在較多領(lǐng)域均有被應(yīng)用。就應(yīng)用在機(jī)械制造中的金屬復(fù)合材料而言，如下：

1.1 不銹鋼復(fù)合鋼板

不銹鋼復(fù)合鋼板屬于金屬高效節(jié)能材料，碳鋼是其基體，且其對不銹鋼、碳鋼材料的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了有效體現(xiàn)。就不銹鋼特性優(yōu)勢而言，該材料不但具備較好的耐腐蝕、耐磨性，還存在較強(qiáng)的裝飾性；就碳鋼的特性優(yōu)勢而言，該材料具備較強(qiáng)可焊性、導(dǎo)熱性，且具備一定的拉伸性，易成型。故而，不銹鋼復(fù)合鋼板可視為多功能材料，并且其還能縮減鎳鉻合金用量，節(jié)省成本，在機(jī)械制造中的應(yīng)用優(yōu)勢極為顯著。

1.2 金屬粒塑料復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

此類材料主要通過金屬粒和塑料組成，較之傳統(tǒng)金屬材料而言，其具備更好的應(yīng)用價值，能夠有效提升傳統(tǒng)金屬材料的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性，縮減線膨脹系數(shù)，且質(zhì)量小、強(qiáng)度大，位于機(jī)械制造中具備極為寬泛的運(yùn)用。

1.3 碳纖維石墨纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

此類材料屬于新型金屬復(fù)合材料，是經(jīng)由有機(jī)纖維熱處理產(chǎn)生，因碳纖維具備較好含碳量，熱處理期間和人造化學(xué)纖維互不相容，故通常選擇石墨化工藝等予以加工。此類材料具備較好勁度、強(qiáng)度與剛度，重量大，耐磨性、潤滑性較好，線膨脹系數(shù)小，兼具多項優(yōu)勢于一身，位于高新機(jī)械制造技術(shù)中具備極為寬泛的運(yùn)用。

1.4 彌散強(qiáng)化復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

此類材料位于機(jī)械制造業(yè)中有被大面積運(yùn)用。具體而言，彌散強(qiáng)化即位于均勻材料中摻雜硬質(zhì)顆粒材料的方式，屬于強(qiáng)化的最佳方式之一。金屬基體中具備高度分散且細(xì)小的第二相質(zhì)點(diǎn)，經(jīng)由此對材料基體強(qiáng)化便能獲取彌散強(qiáng)化復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，此類材料具備較好的耐熱性，能大幅提升機(jī)械設(shè)備的耐熱性和強(qiáng)度，位于機(jī)械制造業(yè)中具備顯著效用。

2 金屬復(fù)合材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用

2.1 金屬復(fù)合材料在沖壓模具制造上的應(yīng)用

在選擇沖壓模具材料時，要根據(jù)工作條件的不同來選擇與之相適應(yīng)的材料，要以沖壓模具的要求為準(zhǔn)。

沖壓模具材料主要分為三種，一種是沖裁模材料，一種是冷擠壓模材料，一種是拉伸模材料，工作條件對每一種模具材料的要求都有所不同。在模具制造的過程中，對于原材料的要求非常高，相應(yīng)模具材料必須能夠承受住沖擊、拉伸或摩擦拉伸、振動，而且還必須能夠承受住在高溫材料下工作。就目前而言，在沖壓模具時大部分都是選擇鋼材作為主要制作材料，由于碳素工具鋼加工塑形難度較小，性價比也較高，因此運(yùn)用碳素工具鋼的機(jī)械制造廠非常多，但是，碳素工具鋼的承載能力較差，針對沖壓模具零部件時不適用。

金屬復(fù)合材料強(qiáng)度高、硬度大，可以解決碳素工具鋼承載能力較差，在制造硬度較大、塑性較低的機(jī)械零部件時不適用的問題。金屬粒塑料復(fù)合結(jié)構(gòu)材料具備質(zhì)量較小、強(qiáng)度較大的特點(diǎn)，在沖壓模具制造上，可以在很大程度上提高機(jī)械設(shè)備的耐熱性與強(qiáng)度值。由碳纖維石墨纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成的耐燒蝕材料，在航天器機(jī)械、火箭導(dǎo)彈沖壓模具制造中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其使用溫度高達(dá)1000℃以上，耐高溫性能極佳，同時，在耐磨性上也比一般的金屬材料高出40%—50%左右。

2.2 不銹鋼復(fù)合鋼板

不銹鋼板是由合金元素組成，這些元素也決定了不銹鋼板性能的差異；由于這些元素的存在，因此造就了不銹鋼板具有極佳的耐化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕性能，是在鋼材里面是最好的。不銹鋼復(fù)合板采用先進(jìn)的真空軋制工藝，可以確保讓不同材質(zhì)材料之間形成原子結(jié)合，結(jié)合率可達(dá)100%。不銹鋼復(fù)合板具有良好的導(dǎo)熱能力，又具有防腐蝕功能，可大量用于焦化設(shè)備。如使用于蒸氨塔，可以提高蒸氨塔的使用壽命，降低運(yùn)行成本；另外一方面因其防腐性能，又能應(yīng)用于蒸氨設(shè)備。

2.3 玻璃纖維復(fù)合材料

這種復(fù)合材料是熱固性樹脂和纖維的復(fù)合，其密度小、強(qiáng)度大、抗沖擊性強(qiáng)。收縮性小、耐腐蝕。同時。熱塑性樹脂和纖維的復(fù)合，還具有良好的注射成形和低溫韌性。

玻璃纖維復(fù)合材料通常運(yùn)用到耐腐蝕、耐磨、絕緣、無磁、減磨和普通機(jī)械零部件、泵閥、管道和容器當(dāng)中。

2.4 碳纖維石墨纖維復(fù)合材料

這種復(fù)合材料主要是由碳-陶瓷復(fù)合、碳-樹脂復(fù)合等，它具有良好的比模量、比強(qiáng)度、比剛度，而且線膨脹系數(shù)小、耐摩擦、自潤滑性和耐磨損性良好。此外，它還具有很好的耐熱性和耐腐蝕性。碳纖維石墨纖維復(fù)合材料在航空、宇航、原子能等工業(yè)中主要使用在壓氣機(jī)葉片、發(fā)動機(jī)殼體、軸瓦、齒輪、機(jī)翼上。

3 結(jié)語

金屬復(fù)合材料是一種先進(jìn)的金屬材料，具有普通金屬材料所不具備的性能和優(yōu)勢，在機(jī)械制造行業(yè)中起著重要的作用，我們要重視對新材料的研發(fā)，研制出更多的新型復(fù)合金屬材料以彌補(bǔ)現(xiàn)有的不足，提升機(jī)械制造的整體水平，推動我國機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，推動國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。