新型金屬材料成型加工技術(shù)研究

摘要：新型金屬材料得到了廣泛的應(yīng)用，對于人們的生活和工業(yè)生產(chǎn)都產(chǎn)生了巨大的影響。而如何加強(qiáng)新金屬材料的成型加工，以節(jié)省材料并達(dá)到現(xiàn)代工藝需求，這是當(dāng)前新型金屬材料成型加工的重點(diǎn)。更多的零部件制作采用新型金屬材料，也催生了很多先進(jìn)的成型加工技術(shù)。在新時(shí)代背景下，究竟如何才能進(jìn)一步存進(jìn)新型金屬材料成型加工技術(shù)的發(fā)展與完善，是當(dāng)前的材料工程師重點(diǎn)關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞：新型金屬材料;成型加工;加工技術(shù);技術(shù)創(chuàng)新

1新型金屬材料的概述

1.1新型金屬材料的固有特性。新型金屬材料具有更好的延展性;新型金屬的化學(xué)性較為活潑;新型金屬具有特有的光澤與色彩等。當(dāng)前應(yīng)用廣泛的新型金屬材料包括形狀記憶合金、高溫合金、貯氫合金以及非晶態(tài)合金等。

1.2新型金屬材料的加工特性

1.2.1鍛壓性。鍛壓性對于金屬的成型加工的關(guān)鍵因素，金屬具有的鍛壓性能夠使金屬在鍛壓的過程中承受塑性變形，并有效緩解沖壓。

1.2.2焊接性。焊接性是金屬成型加工的基礎(chǔ)特性之一，所指是金屬材料通過焊接來完成二次成型并滿足設(shè)計(jì)要求。新型金屬材料的焊接性良好，在焊接時(shí)可以保證沒有氣孔、沒有裂縫等。新型金屬材料具有好的焊接性通常收縮小、導(dǎo)熱性能好。

1.2.3鑄造性。金屬所具有的鑄造性包括收縮性、流動(dòng)性、偏析以及裂紋敏感性等具有相關(guān)性，由于新型金屬材料均為合金，因此其中含有的高熔點(diǎn)元素會(huì)金屬的流動(dòng)性降低，給材料成型加工增加了一定的難度。

2新型金屬材料成型加工的原則

一般具有良好的耐磨性與較高的硬度，以滿足各類工程建設(shè)與機(jī)械化生產(chǎn)的質(zhì)量需求。但是新型金屬材料的這一特性也給其在成型加工方面增加了一定程度的困難，例如金屬材料的硬度較高會(huì)導(dǎo)致其在普通的鍛造環(huán)境下很難發(fā)生變形，使得很難將其塑造成一定形狀或尺寸的工業(yè)零部件。不同的金屬材料具有不同的特性，市場對金屬材料成型加工后的質(zhì)量與性能也有不同的要求，因此通常會(huì)根據(jù)金屬材料不同的特性采取不同的成型加工技術(shù)。例如有些特殊的金屬復(fù)合金屬材料只有通過金屬基復(fù)合材料的纖維性增強(qiáng)，才能實(shí)現(xiàn)成型加工。而其他特殊的新型金屬材料在進(jìn)行成型加工時(shí)需要更加復(fù)雜的技術(shù)，因此在進(jìn)行二次加工時(shí)要做到因材料的不同而采取有針對性的技術(shù)，做到具體問題具體分析，從而切實(shí)推進(jìn)新型金屬材料成型加工的實(shí)踐進(jìn)程。新型金屬材料的成型加工通常會(huì)涉及到焊接、擠壓、鑄造、超塑成型以及切削加工等加工技術(shù)，通在實(shí)際的工作中發(fā)現(xiàn)，加工過程中的任何一個(gè)小的失誤或者紕漏，都會(huì)對材料的成型造成一定的影響，因此在加工前一定要對金屬材料的物理及化學(xué)屬性進(jìn)行深入的、透徹的了解，從而能夠基于其可塑性實(shí)現(xiàn)成型加工，這也是當(dāng)前選擇復(fù)合材料的重要原則與指標(biāo)之一。

3新型金屬材料成型加工的技術(shù)研究

3.1粉末冶金成型加工技術(shù)。粉末冶金法是應(yīng)用于新型金屬材料成型加工中的最早的技術(shù)之一，主要用于制造復(fù)合材料零件、顆粒制造以及金屬基復(fù)合材料中的晶須增強(qiáng)等。粉末冶金加工技術(shù)的適用范圍主要是針對尺寸較小、形狀不復(fù)雜及較為精密的零件，因?yàn)榉勰┮苯鸺夹g(shù)的優(yōu)勢在于成型制作過程中能夠根據(jù)實(shí)際中的需求來進(jìn)行增強(qiáng)相含量的調(diào)節(jié)，即顆粒含量在半數(shù)以上;制作中的增強(qiáng)相較為精密，且組織更加細(xì)密，除此之外，粉末冶金法還具有界面反應(yīng)少的優(yōu)勢，有效提升了工作效率。

3.2鑄造成型技術(shù)法。鑄造成型技術(shù)是將液態(tài)的金屬澆注到與零件尺寸、形狀相匹配的鑄型中，待液態(tài)的金屬冷卻凝固之后，將固態(tài)的金屬材料取出，即可獲得與鑄型形狀一致的毛坯或零件。在鑄造成型技術(shù)的應(yīng)用過程中，鑄型的有效性檢驗(yàn)是非常重要的環(huán)節(jié)，其形狀、尺寸等質(zhì)量的把控直接關(guān)系到零部件的質(zhì)量與性能。

3.3機(jī)械加工鑄造法。電切割技術(shù)是通過在介電流中插入移動(dòng)的電極線，然后利用局部的高溫對金屬材料進(jìn)行幾何形狀切割，這樣的方式也可以充分高效地利用沖洗液體的壓力對零部件與負(fù)極之間的間隙進(jìn)行沖刷，因此較傳統(tǒng)的放電方式具有一定的優(yōu)勢。具體的方法有以下幾種：首先是銑削的方法，具體的材料包括l5%～20%的粘結(jié)劑、聚金剛石刀具以及端面銑刀，在進(jìn)行銑削時(shí)需要先利用切削液來實(shí)現(xiàn)冷卻，并增加銑削顆粒;其次是車削的方法，利用乳化液進(jìn)行冷卻，刀具為硬質(zhì)合金刀具;最后則是鉆削的方法，利用外切削液進(jìn)行冷卻，通常采用PCD鑲片麻花鉆頭。

3.4電切割技術(shù)法。電切割法是指在成型加工過程中根據(jù)零件形狀的負(fù)極來決定采取怎樣的幾何切割形狀，在材料切割時(shí)利用正極溶解的基本方式來實(shí)現(xiàn)材料的切割。對于零件成型加工中存在的殘屑以及未溶解的纖維等，可以利用零件與負(fù)極之間的間隙來實(shí)現(xiàn)清洗。與傳統(tǒng)的放電加工法相比，顯著優(yōu)勢在于在介電流液中浸入移動(dòng)的電極線，從而能通過液體壓力沖刷以及局部高溫實(shí)現(xiàn)對零件的成型加工。利用電切割法進(jìn)行成型加工時(shí)，非導(dǎo)體復(fù)合材料通常會(huì)由于放電效果差而產(chǎn)生一定的影響。

3.5焊接技術(shù)法。原始金屬材料通常需要經(jīng)過焊接后二次成型再進(jìn)行后續(xù)的工程應(yīng)用，焊接技術(shù)是在高溫或者高壓的環(huán)境下，采用焊接材料，例如焊條或者焊絲，將多個(gè)待焊接的金屬材料連接成一個(gè)整體技術(shù)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航天航空、機(jī)械制造等領(lǐng)域。需要注意的是，在新型金屬材料的焊接過程中，在金屬與增強(qiáng)物二者之間常常會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)影響焊接的速度，在遇到這一問題時(shí)，通?？梢詫饘倩蛘咴鰪?qiáng)物進(jìn)行軸對稱旋轉(zhuǎn)，然后將焊接接頭置于高溫下，使其達(dá)到熔化狀態(tài)。

3.6模鍛塑性成型法，模鍛塑性成型法在鎂基復(fù)合材料與鋁基礎(chǔ)復(fù)合材料中廣泛應(yīng)用，成型法涉及到超速成型、模鍛以及擠壓等方法。利用此方法生產(chǎn)出來的零器件性能好、組織更加細(xì)密。但在應(yīng)用中要注意：通過擠壓溫度的適度提高，可以對應(yīng)提高金屬材料的塑性;在模具表面進(jìn)行涂層或者使用潤滑劑等實(shí)現(xiàn)摩擦條件的改善，降低材料成型的難度;擠壓速度受到增加物的影響，為防止零件產(chǎn)生橫向裂紋，一定要控制好擠壓速度。

4結(jié)語

新型金屬材料作為一種現(xiàn)代化的先進(jìn)材料，擁有更為廣泛的應(yīng)用價(jià)值，而其所具有的高模量、高韌性及高強(qiáng)度的特性使其更具生命力。相信在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，通過對新型金屬材料成型加工技術(shù)的探究，能為金屬材料的廣泛應(yīng)用提供可能，同時(shí)為金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

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[2]丁宇翔，侯飛宇，李捷.新型金屬材料成型加工技術(shù)探析[J].花炮科技與市場，2019.

（作者單文：中鋁沈陽有色金屬加工有限公司）

作者簡介：劉子琢（1990.12.9），男，河南省寶豐縣，漢，大學(xué)本科，研究方向：新型金屬材料成型加工技術(shù)研究。