吳兆輝

(柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西柳州 545000)

當(dāng)前，機(jī)械工程行業(yè)在我國占有較大份額，并且與我國經(jīng)濟(jì)的長期發(fā)展密不可分，因此需要對我國機(jī)械制造業(yè)進(jìn)行材料改進(jìn)，從而提高我國機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)出更符合實(shí)際需要的產(chǎn)品，進(jìn)而促進(jìn)我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。新型的金屬材料主要是以原金屬為基礎(chǔ)，在對金屬加以加工改良后，使其機(jī)械功效更為增強(qiáng)的新金屬，例如：復(fù)合金原料具有硬度高、硬度高和延伸強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它應(yīng)用于當(dāng)今的機(jī)械加工行業(yè)，促進(jìn)了機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展[1]。

1 新型金屬材料概述

所謂新型金屬原料，通常指的是以合金材料形態(tài)出現(xiàn)的各個(gè)類型的各種金屬的統(tǒng)稱，而各個(gè)類別的各種新型金屬又因?yàn)楦髯运哂械奶匦?，?yīng)用于各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中。根據(jù)當(dāng)前的中國新型金屬材料發(fā)展趨勢，記憶合金材質(zhì)、儲氫合金材料等為當(dāng)前中國新型金屬材料發(fā)展趨勢中的主要典型代表物，具體情況如下[2]。

1.1 記憶合金材料

該金屬原料的最大優(yōu)點(diǎn)就是具備記憶能力，即由該合金材料所制造成的金屬導(dǎo)線，在經(jīng)受過外力作用后產(chǎn)生了變化，從而具備回復(fù)原來形態(tài)的功能。

—般來說，記憶合金材質(zhì)在實(shí)際使用中，要回復(fù)原有形態(tài)，就必須在適當(dāng)?shù)母邷靥幚硐虏拍軌蛲瓿蛇@一功能。另外，記憶合金材質(zhì)也由于具有高記憶能力等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)生活中也具有相當(dāng)廣闊的用途，如電氣工程、航空航天等。但是需要明確的是，記憶合金材質(zhì)在實(shí)際應(yīng)用中，要想確保其用途正常發(fā)展，就要對記憶合金材質(zhì)實(shí)施有效的高溫管理。由于記憶合金材質(zhì)在實(shí)際應(yīng)用過程中，往往具有溫度不確定性的特征，很容易遭受環(huán)境溫度的影響。所以，對于記憶合金材質(zhì)在具體的實(shí)際應(yīng)用過程中要嚴(yán)控環(huán)境溫度，以防止其因環(huán)境溫度的改變而走向不穩(wěn)[3]。

1.2 儲氫合金材料

該新金屬原料為中國當(dāng)前合金材料發(fā)展過程中的重點(diǎn)研究項(xiàng)目之一，原因在于氫燃料本身就是一個(gè)無污染，而且儲備充足的新燃料，使得儲氫合金材料的推廣應(yīng)用與國家當(dāng)前提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求相匹配?；谄浔举|(zhì)角度來看，儲氫合金主要是指通過金屬和合金與氫能源之間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而形成—定的氫化物，從而把氫能源貯存于合金材料之中，并應(yīng)用于動力燃料方面，從而極大地減輕了當(dāng)前對常規(guī)化石燃料的市場壓力，并能夠?yàn)闅淠茉吹钠占皯?yīng)用和可持續(xù)發(fā)展打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)[4]。

1.3 高溫合金材料

該金屬材料能夠在較高熱環(huán)境下保證功能的正常發(fā)揮，應(yīng)用于宇航機(jī)械設(shè)備、航空渦輪發(fā)電機(jī)等的制作中，原因就是由于這些機(jī)械設(shè)備在工作過程中，會產(chǎn)生超高的熱能，并由此導(dǎo)致某些零件因受熱而產(chǎn)生很大的損傷，從而導(dǎo)致了航空安全事故和宇航機(jī)械設(shè)備的故障。但是高溫合金材料的應(yīng)用，可以減少設(shè)備工作中熱量產(chǎn)生的影響。

1.4 非晶態(tài)合金材料

該金屬在新金屬材料發(fā)展過程中占據(jù)了重要地位，非晶體合金材料本身具有許多優(yōu)點(diǎn)，比如：更多的高抗拉強(qiáng)度和堅(jiān)固性能、更高的耐腐蝕性、電阻率也較高，若應(yīng)用于設(shè)備的機(jī)械制造流程中，可以有效避免當(dāng)前變壓器中鐵心材料的問題，為整體改善設(shè)備的機(jī)械性能提供了保證。

2 新型金屬材料與機(jī)械制造的關(guān)系

隨著中國市場經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，中國的機(jī)械工程行業(yè)不斷進(jìn)步，對機(jī)械設(shè)備的需求越來越大，對機(jī)械設(shè)備性能和安全性的要求也越來越高。因此，我國工程行業(yè)需要進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性能和安全性，以滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需求。新型金屬材料是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要成果，與傳統(tǒng)金屬相比，其具有更高的熱穩(wěn)定性和顯著改善的性能，具有高硬度、高硬度和高耐熱性的優(yōu)點(diǎn)。采用新的金屬材料，可以大大提高機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量，降低成本，同時(shí)延長機(jī)器的使用時(shí)間，提高機(jī)器的綜合性能，使其在現(xiàn)代社會中發(fā)揮應(yīng)有的作用。圖1是新型金屬材料的研制費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)效益，說明了隨著新型金屬材料的研制，其經(jīng)濟(jì)效益會逐步提高[5]。

圖1 新型金屬材料的研發(fā)費(fèi)用及經(jīng)濟(jì)效益

3 機(jī)械制造應(yīng)用新型金屬材料的作用分析

3.1 節(jié)能性

制造機(jī)械設(shè)備工業(yè)有著對工藝的嚴(yán)苛要求，并且對機(jī)械加工物料的消耗很大，導(dǎo)致機(jī)械加工物料的使用率難以提高。而在此條件下無法正確估計(jì)機(jī)器工業(yè)中所耗費(fèi)的燃料能量，使得部分燃料消耗并無意義。機(jī)械制造企業(yè)通過使用新型金屬板材，可發(fā)揮其物料節(jié)約性的功能，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了保護(hù)物料資源和提升物料資源效率，從而避免了不必要的耗費(fèi)問題。同時(shí)，設(shè)備生產(chǎn)加工階段盡量采用合適的新型材料代替原來的金屬材料，不僅只是提高質(zhì)量，還可以大幅改善生產(chǎn)總體機(jī)械性能，降低生產(chǎn)階段燃料消耗量，增加燃料能源的使用率[6]。

3.2 環(huán)保性

在選擇各種金屬制造材料時(shí)，要以維護(hù)天然生態(tài)環(huán)境為前提，盡可能地選擇環(huán)保型的金屬材質(zhì)[7]。同樣，在機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生污染物，有可能污染自然資源和大氣環(huán)境，特別是傳統(tǒng)金屬材料，其在產(chǎn)品時(shí)間轉(zhuǎn)化率和利用率上都呈現(xiàn)了出過相對低下的狀況，會形成大量的金屬材料廢棄物。如果忽視了金屬材料垃圾的處置環(huán)節(jié)，或任意拋棄金屬材料垃圾，就可能嚴(yán)重污染建設(shè)或施工的現(xiàn)場土地環(huán)境。通過選用環(huán)保型新型金屬板材，可以明顯降低有害廢氣的排放量，在很大程度上降低對水質(zhì)和大氣環(huán)境的污染程度，從而不斷優(yōu)化機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)流程。

3.3 經(jīng)濟(jì)性

無論什么生產(chǎn)業(yè)務(wù)，都必須綜合考慮生產(chǎn)材料的整體經(jīng)濟(jì)效益，換言之，生產(chǎn)材料經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)公司的切身經(jīng)營效益之間必然存在著聯(lián)系。由此可見，企業(yè)貫徹并落實(shí)生產(chǎn)成本最小化利潤最大化的工作原則，能提高生產(chǎn)公司總體經(jīng)濟(jì)效益和整體經(jīng)濟(jì)收益。而機(jī)械制造公司在選擇新金屬材料時(shí)也不能忽視其整體經(jīng)濟(jì)效益原則，而是立足于生產(chǎn)公司具體情況，盡量選用性能價(jià)格比更多的新金屬[8]。同時(shí)，在選擇新金屬材料時(shí)充分考慮其可加工性和適用范圍，并綜合考慮產(chǎn)品特性，側(cè)重于提高新金屬的使用率，可在從源頭上合理限制新機(jī)械制造的成本投資，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了獲取最佳的經(jīng)濟(jì)效益或產(chǎn)品效果。

4 新型金屬材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用

4.1 新型金屬材料應(yīng)用在機(jī)械零件制造中

機(jī)械設(shè)備行業(yè)的生產(chǎn)與機(jī)械設(shè)備零部件的加工和生產(chǎn)密不可分。每個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量都是通過各種機(jī)械設(shè)備零件的組裝來實(shí)現(xiàn)的。因此，在機(jī)械設(shè)備的加工制造中使用新的金屬材料可以發(fā)揮新金屬的性能和優(yōu)勢，進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備零部件的產(chǎn)品質(zhì)量，為機(jī)械設(shè)備行業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型金屬材料也廣泛應(yīng)用于光感行業(yè)。同時(shí)，由于機(jī)械科學(xué)家對新金屬的不斷開發(fā)和研究，它對機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)也是不可或缺的。新金屬在機(jī)械零件生產(chǎn)中的持續(xù)使用，顯著提高了機(jī)械零件的機(jī)械穩(wěn)定性，這體現(xiàn)在加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量上，從而使機(jī)械零件的熱效率和抗壓強(qiáng)度得以發(fā)揮。

4.2 新型金屬材料應(yīng)用在沖壓模具制造中

在機(jī)械制造過程中，必須根據(jù)工作要求、生產(chǎn)特點(diǎn)和條件選擇最合適的沖壓工具材料。在機(jī)械生產(chǎn)中，沖壓工具的材料主要是熱沖壓工具材料、冷擠壓工具材料和拉拔工具材料，但由于先進(jìn)金屬材料的優(yōu)良性能，更適合用于沖壓工具的生產(chǎn)。用于沖孔工具機(jī)械制造的材料應(yīng)具有足夠的耐熱性和延伸性能。就機(jī)械性能而言，其硬度高且耐熱，但材料選擇條件相對困難。目前，在進(jìn)行沖孔工具的加工和生產(chǎn)時(shí)，機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)一般仍以鋼為主要加工材料。雖然鋼具有高塑性和高加工成本性能，但由于硬度和耐熱性較差，不適合現(xiàn)階段的沖壓工具生產(chǎn)[9]。

4.3 新型金屬材料在不同生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)用

目前，為了顯著提高機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，在設(shè)備制造的整個(gè)過程中嚴(yán)格定義不同工作環(huán)境下的機(jī)械設(shè)備質(zhì)量，以確保機(jī)器和設(shè)備能夠在連續(xù)工作條件下實(shí)現(xiàn)最大性能。在機(jī)械生產(chǎn)過程中不可避免地在高熱環(huán)境條件下，在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用新型金屬板可以有效提高機(jī)械生產(chǎn)材料的熱性能，使制造材料在所有環(huán)境條件下都能獲得最高的機(jī)械性能，顯著提高機(jī)械設(shè)備制造業(yè)的生產(chǎn)率。

4.4 新型金屬材料的環(huán)保應(yīng)用

新型金屬材料可以有效降低加工過程中的空氣污染程度，實(shí)際上可以廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械和設(shè)備中，也可以最大限度地利用優(yōu)先資源。在測試新的機(jī)械制造技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意新金屬材料的加工技術(shù)，以減少環(huán)境污染。例如：在機(jī)械加工過程中采用熱軋和冷軋的加工狀態(tài)，不僅可以增加新的機(jī)械零件數(shù)量，還可以降低能源成本，減少環(huán)境污染。在加工過程中，由于新金屬材料的不同，也應(yīng)區(qū)分不同類型的金屬材料，相同的金屬材料應(yīng)一起加工，以減少加工工藝實(shí)踐中的差異，這是由于金屬材料的差異造成的，以減少制造新機(jī)器過程中有害物質(zhì)的污染，同時(shí)也增加了新金屬材料的加工技術(shù)[10]。

4.5 新型金屬材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用

目前，國家對機(jī)械加工行業(yè)的需求正在增加。要從根本上促進(jìn)新型金屬材料在機(jī)械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，首先必須提高新型金屬材料的安全性和質(zhì)量。新型金屬材料的產(chǎn)品質(zhì)量和安全也決定著機(jī)械制造的質(zhì)量和安全，因此提高新型金屬材料的產(chǎn)品質(zhì)量也是關(guān)鍵。由于機(jī)械行業(yè)的原材料生產(chǎn)也必須科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化，各種金屬原材料必須統(tǒng)一，所有金屬材料必須通過國家檢驗(yàn)，只有經(jīng)過檢驗(yàn)的新金屬原材料才能用于機(jī)械行業(yè)，從根本上解決新型金屬原材料的產(chǎn)品質(zhì)量問題，為工程行業(yè)的發(fā)展壯大提供有效保障。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國科技水平的提高，機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，用于機(jī)械生產(chǎn)的金屬板材種類也日益增加。為確保機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)達(dá)到可持續(xù)性發(fā)展的總體目標(biāo)，在相關(guān)科研人員選用新金屬材料期間，不能偏離具體應(yīng)用要求，注重兼顧新金屬材料的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和節(jié)約性，并靈活運(yùn)用新加工工藝和傳統(tǒng)加工技術(shù)，進(jìn)一步推進(jìn)機(jī)器制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。同時(shí)，在使用新金屬材料期間，應(yīng)當(dāng)綜合考量影響其使用效益的風(fēng)險(xiǎn)因素，并不斷提高科研人員的專業(yè)知識素養(yǎng)和管理水平。