金属复合材料在机械制造中的应用

杨桂灿

摘  要：大部分机械都是通过锤炼、加工金属材料制作成，而单一的金属材料由于特性较少所以在机械制造过程中局限性较大，因此金属复合材料的出现可以将多种单一金属材料的性能特点组合在一起取长补短，进而使得机械制造的范围更广，同时也反映出金属复合材料在机械制造中的使用价值。下面，本文将对金属复合材料在机械制造中的应用进行探讨。

关键词：金属复合材料;机械制造;应用

引言

机械制造业作为我国重要的基础产业之一，其发展状况一直以来都受到国家的重视，尤其是近年来随着我国重工业的飞速发展，对于机械制造行业的产品要求以及需求量越来越高，因此机械制造业必须通过技术改革以及材料选择上加强产品质量。而在机械制造时的材料选择方面，金属复合材料被大量使用，并且越来越多的新式金属复合材料在不断诞生。

1.金属复合材料的概述

针对本文所要探讨的金属复合材料在机械制造中的应用，文章首先对金属复合材料进行概述。金属复合材料顾名思义就是将多种金属通过化学、物理方法冶炼到一起，从而具备单一金属不具备的特性金属，金属复合材料还可以弥补单一金属本身的缺陷，如热膨胀性、强度、冲击韧性、耐磨性以及抗腐蚀性等，而通过多种金属组合在一起的金属复合材料也被广泛应用于交通、船舶车辆、机械制造、环保等众多工业领域中。

2.金属复合材料常见种类的分析

2.1金属陶瓷复合材料

金属陶瓷复合材料是将金属与陶瓷通过熔融的手段后所形成的一种复合材料，由于金属材料具有良好的韧性、抗热性，但不具备抗腐蚀性、抗氧化性，而陶瓷材料虽然具备抗腐蚀性、良好的硬度，但是却没有韧性，所以将二者熔融后所得的金属陶瓷复合材料具备硬度大、耐高温、抗腐蚀性、抗氧化性等优点而被广泛使用，尤其是航空航天、军工、机械制造等领域中具备很大的应用价值。

2.2不锈钢复合钢板

在金属复合材料中最具有代表性的材料便是不锈钢复合钢板，不锈钢复合钢板的发展历史较为悠久，并且随着科学技术水平的完善，不锈钢复合钢板的质量以及特性也在不断提升。而不锈钢复合钢板所具备的特性中最为突出的便是耐腐蚀性、耐磨性以及导热性，并且由于不锈钢复合钢板具备优秀的导热性能在焦化相关设备中被广泛应用。除此之外，不锈钢复合钢板以其可塑性，可以生产加工出许多不同的外观样式，因此在室内装饰中也较为常见。其次在本文所探讨的机械制造行业中，工厂应用不锈钢复合钢板对处于生产制造环境较差的器械设备进行保护，从而保证产品的正常生产[1]。

2.3金属粒塑料复合材料

金属粒塑料符合材料是一种金属与非金属之间相融合的复合材料，金属材料具备良好的导电性能与导热性能，但是唯一不足的便是质量过重，而塑料虽热抗热能力很低，但是由于质量轻的原因与金属粒相融合后得到的金属粒塑料复合材料不仅能降低材料膨胀系数，还能提升复合材料的硬度和韧性，因此在机械制造领域具有很大的应用价值。

2.4碳纤维+石墨纤维材料

随着金属复合材料的不断发展，越来越多种类的金属复合材料问世，其中有机复合材料便是近年来所诞生的新式复合材料，其中碳纤维+石墨纤维材料便属于有机复合材料，在这种材料的制作过程中需要对相关材料进行热处理，最后获得有机复合材料，而碳纤维+石墨纤维材料的优点就在于具有高强度、轻重量的特点，其次这种金属复合材料由于良好的耐热性以及抗腐蚀性也被广泛应用于机械制造领域。

3.机械设计中金属材料选取的基本原则

虽然金属复合材料以其取长补短的特点拥有很大的应用价值，但是并不都是所有材料都可以被选择融合为复合材料，因此在机械设计中金属材料选择主要有以下两点基本原则：

3.1材料的经济性

在选择金属材料冶炼成复合材料时，不能只为了追求材料性能而不顾材料的经济性，因为工厂企业还是以盈利为主要目的，在选择材料时，要考虑到材料的成本价值以及加工时所要消耗的费用，如果超出其使用价值，就不能进行冶炼，或者可以选择性能大致相同的低价材料进行代替。

3.2载荷的大小和性质

这一原则是指在选择多种材料进行冶炼融合时，要考虑到每一个材料的可塑性在可塑范围内，材料的使用要能承受相应的荷载力大小，并且对于部分材料无法弥补的缺点不能进行使用，以免影响机械设备的质量。

4.机械制造领域中金属复合材料应用及注意事项

4.1冲压模具制造层面

冲压模进是指在机械制造过程中，冷冲压加工环节，将金属材料按照机械师所设定的模板制造成零件的一种工艺设备。在金属材料冲压过程中，会对冲压模具产生较大的挤压、拉伸以及一些高强度冲击，并且由于在机械制造生产时，生产时间较长，冲压模具与金属材料摩擦产生较高温度从而对冲压模具造成一定的磨损。因此在冲压模具制造层面应用金属复合材料，可以有效地应对生产加工过程中所产生的冲击力，并且由于金属复合材料的耐高温性能，即便是长时间的工作，也不会对模具产生较大的影响，工作期间只需要短暂停止工作，便可以立即冷却下来从而继续进行生产加工过程。除此之外，在一些金属材料生产加工车间比较阴暗潮湿，因此普通的冲压模具会由于环境原因而被腐蚀，但由金属复合材料制造成的冲压模具具备良好的抗腐蚀性能，因此即便处于环境较为复杂的生产车间也不会被腐蚀[2]。

4.2在机械零部件制造中的应用

在進行机械制造的过程中，由于机械部件并不都是由一整块金属材料加工完成，所以需要一些零部件进行固定组合，而机械零部件的生产制造才是机械制造过程中难度较大的环节。在机械零部件制造中应用金属复合材料不仅具备良好的可塑性，还以其热膨胀系数在高精度的机械设备零件制造中被广泛应用[3]。其次，使用金属复合材料所制造成的机械零部件还具备高强度、高韧性的特点，以锤式破碎机为例，传统锤头所使用的材料耐磨性较差，当使用时间10天以后便要开始维修，而应用锰钢等金属复合材料制造成的锤头不但具备耐磨性能，还能承受较大的冲击负荷，进而降低设备的维修次数。

结束语

综上所述，金属复合材料随着制造技术的不断发展，材料的质量和种类也在不断提升，而在机械制造领域，生产出的产品质量与所使用的材料以及设备有绝对的关系，因此金属复合材料的应用不仅可以保证产品质量，还能提升生产效率，进而展现出其应用价值。

参考文献

[1]  闫俊杰.金属复合材料在机械制造中的应用研究[J].辽宁师专学报（自然科学版），2018，2001：74-76.

[2]  邱彩云.金属复合材料在机械制造中的应用研究[J].中国金属通报，2019，01：104-105.

[3]  徐生龙，崔玉萍.金属复合材料在机械制造中的应用研究[J].世界有色金属，2017，16：70+72.