机械设计制造中材料的选择及应用要点

吕明飞

摘 要：随着社会的进步，市场对机械设计的需求进一步增加，导致了材料的短缺。材料在机械设计中是零件生产的基本要素。只有正确处理材料的供应和选择，才能促进机械设计的可持续发展。有些材料在当前的机械设计发展中已经成为一种稀缺资源，社会发展的需要与机械设计之间日益突出的矛盾，在机械设计过程中对材料选择的应用空间会受到挤压，所以在有限的发展空间下对机械设计的应用材料的选择就显得更为重要。在此基础上，本文重点阐述了材料选择和应用在机械设计过程中的重要性。

关键词：机械设计;材料选择;应用

随着科学的发展，新材料、新方法、新技术等新生产方式的不断发展，为机械设备制造开辟了一个新的天地。机械设计中的材料选择与应用是机械设计专业的基本内容，需要更加注重自身的实际发展。

一.机械设计中材料选择应用应注意的事项

机械设计的材料选择和实际应用过程中，应充分考虑到一些项目，首先是经济性和适用性，我们必须充分考虑，它是应对当前机械设计发展的新形势的战略，机械设计的原材料选择充分注意在适用性的基础上，根据其经济性，选择价格相对便宜并能满足实际需要的材料，从而促进机械设计的可持续发展。而且是在应用绿色化的机械设计材料选择上，社会经济发展过程中要关注环境问题，选择一些能耗低、污染少、效率高的材料，同时也能够得到足够的重视可持续发展，为机械设计的健康稳定发展奠定基础。

二.机械设计中不同材料

1.金属材料

在机械设计中，金属材料有着重要的地位，因其具有良好的理化性，是使用广泛的材料。金属材料有很多，最常使用的有铁、铜、铝、锡等，当然也有贵金属，金银等。金属具有良好的延伸性，非常适合制造零部件。当然，一些金属合金因其具有良好的理化性能， 能够大幅度地提高机械性能，使金属使用的空间更为广泛。

2.复合材料

如同合金一样，复合材料是两种或两种以上的物质，经过理化变化，形成的新材料。这种复合材料，有着两种或两种以上物质的特点，形成了独特的优点。复合材料一般可以分成两类，即金属类复合材料和非金属类复合材料。这两类复合材料在机械设计中均有大量的应用，特别是在一些有特殊要求的地方，复合材料因其重量轻，理化性能好，均得到了广泛应用，如在飞机制造中，大量使用复合材料，保证了飞行安全。

3.高分子材料

此类材料由高分子化学物质聚合而成，因此又被成为聚合物材料，因工程的需要，对其添加了一定的改良剂，使其性能上发生了很大的变化。最为常用的高分子材料就是塑料、合成纤维等，其具有的良好的特性，正逐步得到越来越多的应用，这样在提高机械的设计寿命、降低使用成本上，均有突出的表现。

4.陶瓷材料

陶瓷材料作为一种新兴的材料，可分为碳化硅、氮化硅两种。陶瓷材料具有硬度高，抗腐蚀，耐研磨等特点，被广泛应用到精密仪器仪表的设计生产中，成为高科技用途的重要使用材料。

三.机械设计中材料的选择及具体应用

1.对机械设计过程中的载荷型材料选择应用比较重要，由于实际的机械设计过程中，会存在着材料不能使用或者是作用得不到发挥这样的情况。出现这一问题的重要因素就是其外在的负荷水平相对比较差，另外就是有些材料在功能的正常发挥中以及运行良好的情况下会出现抑制失效的问题，这些也是由于选择的材料载荷存在的一些问题。多以对这一问题的解决主要是对材料选择应用过程中要对材料的载荷能力加以充分的估算，这样才能最大化的保证材料的作用能得到充分发挥。

2.机械设计中碳素钢以及合金钢的材料选择应用方面要能得到充分重视，在这一过程中当前主要就是对碳素钢材料应用的较为广泛。主要就是其在工艺的加工性能上比较优越，并且价格也不是很贵，虽然有着这些优点但在缺点上也比较突出，主要是体现在韧性和强度上相对较差，对于中等形状以上的零件就不能采取整体淬透。故此为能够对这一缺陷进行解决，就要能够将相应的合金元素融入其中，这样就能增加淬透性作用。合金钢的结构机械材料能够在强度及韧度上得到加强，并对材料的耐高温及耐腐蚀等一些性能也能起到强化作用，在实际的应用过程中只要在材料外载荷作用力比较大的过程中才对这一材料进行使用。

3.机械设计中的材料选择应用要选择能耗低污染少的材料，要能在热处理程序相对较少材料方面进行选择，当不能有效的避免热处理只有在热处理少的层面得以保障，通过低淬透性钢对齿轮加以制造，保障其穿透性加热，并在材料冷却之后就能够使得材料淬硬。还有就是要对热反应材料处理加以避免，材料要能够在热轧状况下及冷拔状况下将其性能得到充分发挥。

4.机械设计中的材料选择应用要能够把对人体无伤害的材料得以充分体现，机械设计材料中有些是对人体有害的元素，不仅如此还会对整个生态造成破坏。一些含有重金属的材料被废弃之后就会对水源以及土壤等造成很大的危害，并对人体造成危害，所以在对材料选择过程中要能够重视对人体无害的材料的应用，从而来保障环境及人体的安全。

5.对机械设计过程中的材料选择应用要能将节能性及环保性得到紧密的结合，经济社会的发展过程中对一些不可再生能源的需求以及消耗愈来愈大，这些都会为材料的选择和应用造成很大的影响，这就需要将节能环保两者得到有机结合，从机械设计中的铸件阶段的材料应用来说，在这一过程中的设计环节百分之五成本就对生产成本的百分之八十有着决定性作用，所以对材料的选择和应用都要能够将环保节能得到充分重视。

四.结束语

材料选择和应用在机械设计中占有重要的地位，不仅关系到产品的质量，同时也对整个行业的发展有着重要的影响。因此，在机械设计中在材料选择和应用上要对各方面因素加以考虑。在材料的选用上不仅需要满足设计要求，同时要确保材料具有较强的经济性、实用性、环保性，为机械设计行业发展打下良好基础。

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（沈阳中达钢结构工程有限公司  110000）