金世銳/東北巖土工程勘察總公司

試述復(fù)合結(jié)構(gòu)材料在機(jī)械制造專業(yè)中的應(yīng)用

金世銳/東北巖土工程勘察總公司

【摘 要】復(fù)合結(jié)構(gòu)材料在我國的機(jī)械制造專業(yè)中的廣泛應(yīng)用，主要在于這種材料的強(qiáng)重比高、耐疲勞性能好、抗震減震性能良好等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)它制造方便，可以依托于特定的使用條件進(jìn)行制造和加工，以此滿足不同的用途，進(jìn)而可以很大程度上提高提升機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能。隨著符合結(jié)構(gòu)材料的不斷發(fā)展以及日趨成熟，其在機(jī)械制造專業(yè)行業(yè)中逐步取代了其他的諸如金屬類的材料，而且得到了業(yè)內(nèi)人士包括客戶的廣泛的認(rèn)同。伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及機(jī)械設(shè)備需求量的不斷增加，各式各樣的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料在機(jī)械制造專業(yè)過程亦得到了日益廣泛的應(yīng)用。作為一種新型的符合材料，其應(yīng)用前景一直被業(yè)界所看好和推崇。

【關(guān)鍵詞】復(fù)合結(jié)構(gòu)材料；機(jī)械制造專業(yè)；應(yīng)用；行業(yè)

前言

復(fù)合結(jié)構(gòu)材料之所以能夠如此迅猛廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造專業(yè)中在于高強(qiáng)度、大剛度、小質(zhì)量等區(qū)別于其他材料的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也可以實(shí)現(xiàn)其他材料不能實(shí)現(xiàn)的相互之間的協(xié)調(diào)。根據(jù)復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的性質(zhì)，可將其分為兩種，，前者具有良好的耐磨性以及耐高溫性，被稱為功能型材料，其廣泛適用于機(jī)械專業(yè)的各個(gè)零部件制造，各個(gè)部件的工作質(zhì)量和工作壽命都得到了很好的保證；后者即為結(jié)構(gòu)型材料，它被廣泛的應(yīng)用于大型機(jī)械設(shè)備制造中，這種材料可以降低機(jī)械設(shè)備的總體質(zhì)量，但同時(shí)可以增大其整體強(qiáng)度。

1. 復(fù)合結(jié)構(gòu)材料在機(jī)械制造專業(yè)上的應(yīng)用

1.1不銹鋼復(fù)合鋼板

這種復(fù)合性質(zhì)的鋼板是由多種合金元素構(gòu)成，不同合金元素的組合導(dǎo)致了每種不銹鋼復(fù)合鋼板的性質(zhì)也有著顯著的差別；比如可以根據(jù)合金的組成制造耐腐蝕以及耐電化學(xué)腐蝕的鋼板，這種鋼板的耐久性在鋼材里面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。另外，不銹鋼復(fù)合板根據(jù)其使用要求以及加工工藝，可以采用先進(jìn)的真空軋制，以此確保不同材料元素之間的很好結(jié)合。不銹鋼復(fù)合板的導(dǎo)熱能力也是具有良好的導(dǎo)熱能力也是其他普通鋼板不能比擬的，再加上其優(yōu)異的耐腐蝕性，這種材料在易于焦化的設(shè)備亦或是易于腐蝕的設(shè)備中可以廣泛應(yīng)用。

1.2玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

纖維和熱固性樹脂材料是機(jī)械工程領(lǐng)域常用的復(fù)合材料，但玻璃纖維復(fù)合材料確實(shí)二者的結(jié)合。這兩種材料完美復(fù)合得到的玻璃纖維擁有極高的強(qiáng)度，且其抗沖擊性、腐蝕性較之以往有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與此同時(shí)，其又具有較小的密度及收縮性。而且這種材料還將之前兩種材料的成型和韌性發(fā)揮的更加淋漓盡致。基于上述的各種優(yōu)點(diǎn)，玻璃纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備中諸如閥門、管道、容器等各種耐腐蝕、耐磨的零部件中。

1.3石墨碳纖維纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

碳纖維石墨纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料是由石墨、樹脂以及陶瓷中的兩種或多種材料以不同的比例混合而成。其性能主要體現(xiàn)于良好的耐腐蝕性以及耐熱性，除此之外，還有較高的強(qiáng)度、較好的剛度以及較大的勁度，而且這種復(fù)合材料線膨脹系數(shù)相對(duì)較小且具有很好的自潤(rùn)滑性。碳纖維石墨纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料在機(jī)械制造專業(yè)中主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域或者比較精密的核工業(yè)機(jī)械中。

1.4晶須復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

晶須復(fù)合結(jié)構(gòu)材料是一種比較新型的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，且其中的晶須為單晶，較之于其他普通的材料，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)材料不存在錯(cuò)位或空穴等質(zhì)量問題，而且具有由于晶須材料本身的機(jī)械強(qiáng)度就比較高，其復(fù)合而成的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的機(jī)械強(qiáng)度又得到了提升很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度。在實(shí)際的機(jī)械制造專業(yè)中，晶須復(fù)合結(jié)構(gòu)材料一般廣泛應(yīng)用于渦輪葉片等領(lǐng)域。

1.5石棉纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

這種材料主要是由樹脂纖維復(fù)合而成，因此它除了具有樹脂纖維本身的耐磨性以及絕緣性之外，還具有良好的耐熱性以及耐酸性能。這些性能決定了石棉纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材料在各類絕緣、絕熱設(shè)備以及對(duì)于封閉性要求較高的哥哥機(jī)械零部件中。

1.6塑料金屬粒復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

金屬粒塑料復(fù)合結(jié)構(gòu)材料是指將不同比例的金屬與塑料進(jìn)行復(fù)合而得到的一種新型的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)材料能夠降低原材料本身的線膨脹系數(shù)，而且，最為重要的是其能夠改善金屬材料本身的導(dǎo)電性以及導(dǎo)熱性能，這種材料在各種機(jī)械設(shè)備的軸承中得到了廣泛的使用。

1.7多層復(fù)合結(jié)構(gòu)材料

顧名思義，多層復(fù)合結(jié)構(gòu)材料是指各種材料不同層次的分層結(jié)合，其復(fù)合所用的材料一般為多孔性青銅、鋼以及塑料分層的復(fù)合，這種材料根據(jù)不同材料的復(fù)合比例，可以體現(xiàn)不同程度的耐沖擊性以及耐磨性。多層復(fù)合結(jié)構(gòu)材料通常應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備以及機(jī)械專業(yè)的熱片、軸承等耐磨件當(dāng)中。

2. 復(fù)合結(jié)構(gòu)材料在沖壓模具制造中的應(yīng)用

沖壓模具在各種機(jī)械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，在機(jī)械制造專業(yè)也有著不可替代的作用。沖壓磨具在不同的機(jī)械設(shè)備中存在著具體的使用環(huán)境的差異，這也導(dǎo)致了各種沖壓磨具的材料構(gòu)成也大不相同。根據(jù)當(dāng)前階段我國機(jī)械設(shè)備中沖壓模具的具體應(yīng)用，可以將其組成材料劃分成三種：第一種是拉伸模材料、第二種是冷擠壓模材料，最后一種是沖裁模材料。

根據(jù)當(dāng)前階段的各種沖壓模具的使用情況以及使用形勢(shì)來看，鋼材還是制造沖壓模具的最主要的材料。例如，碳素工具鋼雖然具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性且易于加工成型，但是這種材料淬透性以及硬度較差，一旦在進(jìn)行熱處理時(shí)通常都會(huì)發(fā)生較大的形變，而且此類鋼的承載能力較低，因此不能應(yīng)用于對(duì)塑性以及硬度有較高要求的機(jī)械部件中。另外，硬質(zhì)合金鋼雖然其淬透性較好，但其抗彎性能以及韌性較差，因此，此類鋼材對(duì)于有強(qiáng)度和韌性要求的機(jī)械，便不可輕易使用。較之諸如此類的鋼材，復(fù)合結(jié)構(gòu)材料可以將各自的優(yōu)異性能進(jìn)行復(fù)合，在充分發(fā)揮各種材料的長(zhǎng)處的同時(shí)，消弱了各種材料較弱性質(zhì)的使用，復(fù)合結(jié)構(gòu)材料在沖壓模具制造中可以承受各種沖擊和摩擦，因而其得到了廣泛的使用。

3.結(jié)束語

復(fù)合結(jié)構(gòu)材料是根據(jù)各種不同材料在機(jī)械制造領(lǐng)域的使用情況并機(jī)械制造設(shè)備的使用要求，由不同材料重新復(fù)合組成的一種新型的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。這種材料可以將各種材料的優(yōu)勢(shì)很好的結(jié)合，提高設(shè)備自身的強(qiáng)度、韌性以及耐久性、抗沖擊性等各種機(jī)械性能，同時(shí)很好的消弱和避免了各種材料自身的不足，充分發(fā)揮了各種材料的優(yōu)勢(shì)，而且，這種材料雖然發(fā)展歷程較為短暫，但由于其良好的機(jī)械性能以及使用的靈活性，已經(jīng)在機(jī)械設(shè)備、于航空航天、汽車、工業(yè)設(shè)備等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。而且，我們堅(jiān)信，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步以及我國機(jī)械制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展和完善，復(fù)合結(jié)構(gòu)材料也將會(huì)在我國的機(jī)械制造專業(yè)中扮演愈加重要的作用。

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