摘要：材料作为机械设计的基本元素，其选择和使用是机械设计发展的基础。在综合考虑使用性能、工艺要求、环保节能需求以及经济适用等因素后，选择和使用最合适的材料用于机械设计中，对于机械使用性能及寿命的提高有重要保障。
关键词：机械设计；材料的选择；运用；注意事项
引言
机械行业的发展是现代化工业体系创建的重要保障，当前机械需求量增加迅速，对于质量和使用性能的要求也越来越高，材料的选择和使用成为机械设计所面临的关键问题。
1 机械设计中材料的选择和应用的重要意义
在机械行业的快速发展中，机械设备中所用的材料也出现了短缺的现象。而材料作为机械设备中最基础的组成部分，其出现短缺的现象会造成机械行业不能持续发展，从而在一定的程度上阻碍了我国工业的发展。在这种情况下，对于机械材料的合理选择和合理运用就尤为重要。在机械设计中，既要考虑到选择的材料是否具有较高的实用性，还要考虑到选择的材料是否有充足的来源。现如今我国部分地区的环境污染已经严重地影响了人们的身体健康，而在机械设计中，材料的选择更应该考虑到材料是否具有环保、节能、循环利用等特点。因此，机械设计的选材和运用要充分结合实际经济发展趋向和生态环境這两个方面进行开展。机械设计只有不断在选材和应用方面进行探索研究，做好合理选材合理应用的工作，才能促使机械行业稳定持续发展。
2 机械设计中材料的选择
2.1金属材料
在机械设计中金属材料是使用最广泛的材料，尤其是钢铁材料的使用是十分广泛的，据相关的资料显示，在机械制造的产品中，钢铁材料占90%以上。据相关的调查研究和多年的工作经验显示，钢铁之所以被大量的采用，其本身的化学和物力性质就比较适合机械的设计，比如它的强度、塑性和韧性都比较适合机械设计，除此之外它的价格相对于其它材料来说比较便宜而且相比其他材料来说比较容易获得，最重要的是金属材料能够满足多种性能和用途的需求。在所有的金属材料中，除了钢铁材料，其次就是有色金属材料，比如常用的有铝和铜，其质量相对于其他材料来说比较小，而且导热性和导电性又比其他材料要好很多，所以在机械设计中经常被采用。
2.2高分子材料
我们所说的高分子材料一般情况下主要包括三大类，即我们都知道的塑料，橡胶和合成纤维。高分子材料之所以被广泛使用，是因为它有很多优点，最主要的优点就是原来相比其他材料来说比较丰富，高分子材料可以从石油天然气和煤中提取，所以能够实现可持续利用和发展，还有就是其密度比较小，很适合机械设计和制造，还有好多的高分子材料具有很好的弹性和耐腐蚀性，化学稳定性也比较强，所以被广泛的应用但是相比金属材料来说，高分子材料比较容易老化，阻燃性也不是很高，耐热性也相对较差，所以在机械设计时要根据具体情况进行选材。
2.3复合材料
复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料具有稳定性好、强度高、比刚度高等特点，并且很多复合材料具有导电、防热、屏蔽、吸声、磁性等性质，这些特点与性质使拓展复合材料的使用范围，像航空航天、医疗器材、建筑设施都用复合材料的身影。
2.4陶瓷材料
陶瓷材料是指用天然或者合成化合物用高温烧结而形成的一种非金属材料。目前，陶瓷材料主要分为：氮化硅与碳化硅两种类型。陶瓷材料的硬度很高，通常被用来制作密封零件，并且陶瓷材料具有耐磨、耐腐蚀的特点，很多化学仪器的制造也会采用这种材料。此外，由于陶瓷材料的电特性，通常用来制造电容器，这种电容器在铁电陶瓷的作用下形状会产生变化，能够将电能转换成机械能，像超声仪、声呐、扩音机都是利用陶瓷材料的这种性能。此外，随着纳米陶瓷技术的出现，像航空航天、卫星通信等高精领域都运用到了陶瓷材料。
3 机械设计中材料应用的注意事项
3.1材料负荷性
机械材料在进行机械设计加工的过程中，有出现失效的一定可能性。在机械零件进行运行应用的过程中，也有可能出现失效情况，会严重影响到机械的正常运行，造成不可避免的损失。这些问题通常都是由于机械设计材料存在负荷差异所造成的。因此，为了保证机械设计的有效运行。在选择材料的时候一定要将材料负荷能力作为考虑的重点，从具体的设计要求出发，选择出经济适用的优质材料。
3.2材料实用性
在机械设计中，材料的选择以实用性为第一考虑要点。主要原因在于：第一，机械材料的主要作用就是满足工艺生产的需要，例如需要进行材料的切割、锻造等，因此，在选择材料的时候要在其使用范围选择可操作的，这样才能达到生产的目的。第二，零件不同所选择的材料性能也有所不同，尤其是在材料的强度、韧性、耐磨程度方面存在差异，甚至还有些零件对外观的要求比较严格。因此，机械设计材料选择应用首先考虑的就是材料的实用性问题。
3.3材料节能性和环保性
化工机械设计材料中，常常用到的就是稀缺性材料。在这种情况下，选择化工机械材料时，更要将节能考虑在内。另外，化工行业在施工作业中，会出现污染的情况，针对这种情况，也要优先考虑环保问题，将眼光放的长远一些。不能只看眼前的经济利益，还要将整个行业的未来考虑在内，做到并做好节约资源和原材料，不要出现浪费情况。
结语
总之，在化工机械设计中，材料应用的工作具有着不可替代的重要地位。本文指出，在进行化工机械设计过程中，关注的是合理性的要求，要确保材料选择的科学性，而在应用过程作为材料选择工作的体现和拓展，工作的重心则在于经济性和环保性，要考虑材料应用工作的成本和是否环保。如何在确保零件实用性的前提下，实现材料应用的环保化、经济化，达到两者的协调统一，是当前机械设计行业必须面对和解决的课题，也是行业蓬勃发展的必然要求。
参考文献：
[1]任浪浪.机械设计中的材料的选择及使用[J].科技展望，2017，06：46+48.
[2]张娟娟，唐慧敏.机械设计中的材料选择及应用[J].科技展望，2017，03：113.
论文作者:王冰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/11
标签：材料论文; 机械设计论文; 复合材料论文; 性能论文; 金属材料论文; 陶瓷材料论文; 机械论文; 《基层建设》2017年第24期论文;