机械制造中金属复合材料的应用分析

2018-11-30郝恩轩

炎黄地理 2018年11期

吕鹏郝恩轩

（辽宁科技学院，辽宁本溪 117004）

当前，金属复合材料具有两大类型，即功能型、结构型材料。就功能型材料而言，其具备较强的耐磨、耐高温性，在机械工程中的零部件制造中有着极为宽泛的运用，可延长机械零部件使用时间，确保工件质量；结构型材料具备质量小、强度大等特性，能够有效缩减机械设备重量，改善机械制造业工作效率

1 机械制造业中的金属复合材料

金属复合材料属于复合材料之一，是经由复合技术或者多元化学、力学性能不一的金属材料于界面中冶金，产生金属复合材料，较之一般金属材料而言，其具备更好的磁性、耐磨损等性质。并且，金属复合材料类型众多，在较多领域均有被应用。就应用在机械制造中的金属复合材料而言，如下：

1.1 不锈钢复合钢板

不锈钢复合钢板属于金属高效节能材料，碳钢是其基体，且其对不锈钢、碳钢材料的优点进行了有效体现。就不锈钢特性优势而言，该材料不但具备较好的耐腐蚀、耐磨性，还存在较强的装饰性；就碳钢的特性优势而言，该材料具备较强可焊性、导热性，且具备一定的拉伸性，易成型。故而，不锈钢复合钢板可视为多功能材料，并且其还能缩减镍铬合金用量，节省成本，在机械制造中的应用优势极为显著。

1.2 金属粒塑料复合结构材料

此类材料主要通过金属粒和塑料组成，较之传统金属材料而言，其具备更好的应用价值，能够有效提升传统金属材料的导电及导热性，缩减线膨胀系数，且质量小、强度大，位于机械制造中具备极为宽泛的运用。

1.3 碳纤维石墨纤维复合结构材料

此类材料属于新型金属复合材料，是经由有机纤维热处理产生，因碳纤维具备较好含碳量，热处理期间和人造化学纤维互不相容，故通常选择石墨化工艺等予以加工。此类材料具备较好劲度、强度与刚度，重量大，耐磨性、润滑性较好，线膨胀系数小，兼具多项优势于一身，位于高新机械制造技术中具备极为宽泛的运用。

1.4 弥散强化复合结构材料

此类材料位于机械制造业中有被大面积运用。具体而言，弥散强化即位于均匀材料中掺杂硬质颗粒材料的方式，属于强化的最佳方式之一。金属基体中具备高度分散且细小的第二相质点，经由此对材料基体强化便能获取弥散强化复合结构材料，此类材料具备较好的耐热性，能大幅提升机械设备的耐热性和强度，位于机械制造业中具备显著效用。

2 金属复合材料在机械制造中的应用

2.1 金属复合材料在冲压模具制造上的应用

在选择冲压模具材料时，要根据工作条件的不同来选择与之相适应的材料，要以冲压模具的要求为准。

冲压模具材料主要分为三种，一种是冲裁模材料，一种是冷挤压模材料，一种是拉伸模材料，工作条件对每一种模具材料的要求都有所不同。在模具制造的过程中，对于原材料的要求非常高，相应模具材料必须能够承受住冲击、拉伸或摩擦拉伸、振动，而且还必须能够承受住在高温材料下工作。就目前而言，在冲压模具时大部分都是选择钢材作为主要制作材料，由于碳素工具钢加工塑形难度较小，性价比也较高，因此运用碳素工具钢的机械制造厂非常多，但是，碳素工具钢的承载能力较差，针对冲压模具零部件时不适用。

金属复合材料强度高、硬度大，可以解决碳素工具钢承载能力较差，在制造硬度较大、塑性较低的机械零部件时不适用的问题。金属粒塑料复合结构材料具备质量较小、强度较大的特点，在冲压模具制造上，可以在很大程度上提高机械设备的耐热性与强度值。由碳纤维石墨纤维复合结构材料构成的耐烧蚀材料，在航天器机械、火箭导弹冲压模具制造中已经得到了广泛的应用，其使用温度高达1000℃以上，耐高温性能极佳，同时，在耐磨性上也比一般的金属材料高出40%—50%左右。

2.2 不锈钢复合钢板

不锈钢板是由合金元素组成，这些元素也决定了不锈钢板性能的差异；由于这些元素的存在，因此造就了不锈钢板具有极佳的耐化学腐蚀和电化学腐蚀性能，是在钢材里面是最好的。不锈钢复合板采用先进的真空轧制工艺，可以确保让不同材质材料之间形成原子结合，结合率可达100%。不锈钢复合板具有良好的导热能力，又具有防腐蚀功能，可大量用于焦化设备。如使用于蒸氨塔，可以提高蒸氨塔的使用寿命，降低运行成本；另外一方面因其防腐性能，又能应用于蒸氨设备。