金属复合材料在机械制造中的应用探析

唐宽芝

摘要：机械制造业的飞速发展既体现了我国国民生活生产水平的进步，也体现了我国现代化进程的不断推进。金属复合材料作为机械制造中必不可少的原材料之一，具有稳定性高、抗震性强、运用范围广等优势，从制造角度提高了机械产品各方面的性能。本文通过介绍机械制造中所运用金属复合材料的类型，总结了该种材料在机械制造中的实际应用途径，为探索其优势及未来的应用空间提供参考。

关键词：金属;复合材料;机械制造;应用

金属复合材料是由多种性质存在差异的单一金属材料，经过特殊加工后，呈现出新性能的材料[1]。特殊的处理手段使其在继承原材料优势的基础上具备了更多的新特性，能够满足机械产品制造的实际需求。与寻常单一金属材料相对比，从材料本身来看，金属复合材料具有强度高、质量轻、密度大等优势[2];从材料运用领域来看，金属复合材料能够在纺织制造、航空航天、微电子制造等领域发挥作用。市场上运用较多的金属复合材料主要有两大类[3]，其一是结构倾向型的材料，常用于制造大型设备，能够提高其总体的运行质量;其二是功能倾向型的材料，常用于制造设备中的零部件，增加其耐磨性与耐高温性等，以此达到延长设备寿命的目的。

一、机械制造中运用金属复合材料的类型

（一）不锈钢复合钢材

不锈钢复合钢材内含较多的合金元素[2]，与普通不锈钢材料存在本质的差异。具体体现在：其一，耐腐蚀性较高，不锈钢复合钢材不仅能够抵抗化学腐蚀，还能抵抗电腐蚀，现在研究证明不锈钢复合钢材的耐腐蚀性超越了现存的任何一种材料;其二，导热性好，这一特点使不锈钢复合钢材成为制造焦化设备的主要原材料之一，不仅保证了该产品使用的稳定性和寿命，也间接降低了其生产所需的各项成本;其三，装饰性较好，不锈钢复合钢材通常呈亮白色，符合现代人的审美，且不易与环境中的各种物质发生反应而出现变色现象。

（二）碳纤维石墨纤维复合材料

碳纤维石墨纤维复合材料是由碳纤维与石墨纤维为原材料经过热处理后复合而成的新型材料[4]。因为其在加工过程中利用了碳纤维与人造纤维彼此互不相容的材料特性，所以该复合材料具有膨胀系数较小、润滑系数较高、刚度与硬度参数也较为理想等优势[4]。以该材质为原材料制造出的产品，往往还具有较好耐热性和耐腐蚀性，能够较大程度地提高产品的性能。

（三）金属粒塑料复合结构材料

金属粒塑料复合材料由金属颗粒与塑料颗粒两种材料经过特殊地处理加工而得，在具备两种原材料优势的基础上，摒弃了金属材质质量过重、塑料颗粒导电性能不好的缺点，更符合现代生产对材料性能上的需求，目前已经成为机械制造行业较为青睐的原材料之一。

（四）玻璃纤维复合结构材料

玻璃纤维复合结构材料也是当前机械制造中运用范围较广的复合材料之一，其制造原理是以纤维为基底增加了特固性较高的树脂材料[5]，使其在继承原有材质收缩性好、密度小等优势的基础上，在该复合材料的强度、耐性（耐腐蚀、耐磨等）及稳定性上也得到了强化。因此，该材料常被用来制作机械设备中磨损较大、易发生化学反应部位的零件，如液体容器、流通管道等。

（五）其他类型的金属复合材料

上述四种金属复合材料现已大面积推广使用，还有一些金属复合材料正处于研发阶段或由于自身局限如较为昂贵、生产工艺不够成熟等，无法得到推广。具体有：陶瓷金属复合材料，因其耐高温、耐腐蚀又具有一定的润滑效果，而常被用来制造机械设备中的重载轴承器件，晶須复合材料，因强度较大而常被用来制造机械设备中的涡轮叶片;石棉纤维复合材料，因其绝缘性能佳、耐酸性较强常被用来制造机械设备中承担密封功能的零件。

三、金属复合材料在机械制造中的实际应用

（一）用于制造冲压模具

制作冲压模具的相关材料主要是冲裁模、冷挤压模以及拉伸模材料这三种[1]，在从中进行选择时，需将应用场景、制作实际等因素考虑进去。机械制造采取的工艺与其他行业如建筑等所需的工艺不同，需要经过严格的计算，对材料的选择、用量的多少进行严格的控制，以保证制造结果最优。所以，在选择冲压模具时，要以具体的制造要求为依据结合材料的特性，进行双方的匹配。通常制造冲压模具的原材料既要拥有较好的拉伸性和抗震性，又要拥有较好的抗冲击性与耐高温的性。现阶段，在制造冲压模具领域，应用较广的金属复合材料为碳纤维石墨纤维复合材料。

（二）用于制造机械零部件

金属复合材料以其兼备多重特性的优势在制造机械零部件领域也具有较为广阔的应用市场。在机械零部件实施制造的过程里，既要原材料的特性与机械零件的应用场景高度匹配，又要规避一些使用中的不良因素影响，还要顾及其最终的制造水平，因此对金属复合材料的选择十分严苛。机械零部件常用于大型的机械设备组装，关系到完整设备的运行效果及使用寿命。所以在制造该零件时，要考虑到原材料的抗磨损性与稳固性。金属复合材料制造的机械零部件能够有效规避上述提到的各种问题，不仅能够从零部件制造的角度增加设备的使用年限，还能从零部件更换与维修的角度便于维修人员实施操作，全面降低机械运行中的各种费用。

三、结语：

我国工业的发展使得其机械制造水平不断得到强化，由此也引发了整个机械制造业在材料生产与研发方面的变革。金属复合材料以其在继承原材料的基础上，具备了更为符合当下运用场景新特性的优势，在机械制造中崭露头角，在工作生产制造中的发挥巨大作用。不仅提升了机械设备运行的性能，还降低了在生产制造过程中的各项成本，有利于形成材料原材与产品制造的双向良性发展。

参考文献：

[1]   李胜文.金属复合材料在机械制造方面的应用分析[J].南方农机，2020，51（10）：7.

[2]   方启航.新型金属材料在机械制造中的应用探析[J].冶金与材料，2019，39（04）：166+168.

[3]   王桂林.金属复合材料在机械制造中的应用研究[J].现代工业经济和信息化，2019，9（01）：75-76.

[4]   陈浩，杨曜泽，孟祥龙.新型金属材料在机械制造中的应用探析[J].南方农机，2018，49（19）：187.

[5]   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），2018，20（01）：74-76.