摘要：金属材料在生产制造中发挥着重要的作用，传统的单一金属材料性能特点不够全面，已经难以满足日益增长的经济发展需要。而由于相关技术的进步，金属复合材料的出现，可以结合多种金属的优点，在劲度、强度、质量、抗震性能以及抗疲劳性能等方面表现出一定的综合优势，在机械制造中的应用价值也越来越明显。
1 机械设计中金属材料选取的基本原则
1.1 材料的经济性
企业把经济效益作为企业盈利的目标，同样，机械制造企业中也是如此，在对材料进行选取时，选取的是性价比较高的材料，这样就会大幅度降低企业成本。在充分了解材料供应情况的同时，还要考虑金属材料本身的价格、加工材料的难易程度及对有用金属材料的转化率，最终从源头为企业节省生产成本。
1.2 载荷的大小和性质
在机械设计中，所谓的载荷与性质，是指设计师必须考虑选取材料所能承受的荷载力大小，保障其可塑性，并且能够很好的体现机械所具备的良性功能，另外，还要研究材料的其他性质，以确保在实际应用中不会影响到机械的功能和质量。
1.3 零部件的尺寸与质量
实际生产中，加工某些机械零部件，经常会因为选取的金属材料不正确、不科学，导致加工出来的金属材质的机械部件尺寸或者质量不符合使用要求、不达标，企业的负面影响由此产生。加工的零部件小则可以应用到精密仪器中，大则可以应用到国家大型机械制造中，正是因为这样的地位，决定机械制造是一个对规格标准要求非常严格乃至苛刻的行业。零部件的尺寸和质量作为机械装配中的基础，决定整个生产或者设备的使用价值，所以，对金属材料的选择和零部件的尺寸与质量必须以严谨的态度进行选择。
1.4 零部件的工作环境
在不同的环境下所应用的机械部件，应该具备不同条件下应对相应特性的能力。比如，在潮湿的环境中，部件必须具备防腐蚀的性能，这就要求在加工机械零部件的时候，选择具有抗腐蚀的金属材料，再如在高温环境下运转的机械部件，为了保障设备的正常运行及使用寿命期限，在制造相应机械零部件时，选用具有耐高温的金属材料进行制造等，在许多特殊环境下的零部件必须具备必要的机械性能，至关重要的就是金属材料的选择。
2机械制造与金属复合材料的关系
人们依据金属复合材料性能与使用途径，将其分成两类，即：功能型材料与结构型材料。功能型金属复合材料耐磨性高、耐高温且耐腐蚀，普遍应用在工程设备制造领域，一定程度延长零部件使用寿命，提高机械设备部件质量；结构型材料金属复合材料密度小、强度大，可以降低机械设备总重量，提高机械制设备运行效率。
尤其是工业发展及经济水平提升，人们对于机械设备需求量持续增加，机械领域中金属复合结构材料凭借自身优势得到广泛使用，并呈现出逐步取代传统金属材料的趋势，满足现代机械制造的需求，推动行业技术快速发展。金属复合材料与传统金属材料相比，有着明显的优势，如质量轻、抗压能力强、延展性好等，相信机械制造行业中将大范围普及金属复合材料，因此复合材料已经逐渐代替传统的单一金属材料被更广泛的应用于机械制造中。
3 金属复合材料常见种类的分析
结构复合材料和功能复合材料的定义：
结构复合材料是指以承受力的作用为主要用途的复合材料。因此力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）是结构复合材料的主要性能指标。在许多使用条件下，还将需要考虑环境的特殊要求，如高温、低温、腐蚀介质、放射性辐照等。另外，不同的使用条件要求有不同的性能。例如：飞机用结构复合材料要求高的比强度；发动机叶片则需要有良好的高温强度与抗蠕变特性；化工反应釜必须能够抵抗化学介质的强烈腐蚀；桥梁用结构复合材料除需要具备一定的强度和韧性外，还需要耐大气腐蚀等。结构复合材料在航空航天等高技术领域和大型贮槽、贮气罐、车辆外壳、轻便活动房屋等建筑、化工、生活领域中得到了重要的应用。
功能复合材料是指除机械性能以外还提供其他物理性能的复合材料。如：导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等功能。统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体或增强体及基体组成。功能体可由一种或以上功能材料组成。多元功能体的复合材料可以具有多种功能。同时，还有可能由于复合效应而产生新的功能。多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1 金属粒塑料复合材料
金属粒塑料复合结构擦料，可以提高金属材料导电性能与导热性能，直接降低金属材料谬、膨胀系数，大幅度提高材料强度，改善金属材料的性能，因此在机械设备的制造中也具有较大的应用价值。
3.2 不锈钢复合钢板
对于复合金属构成的不锈钢材料而言，组成物质的不同导致各自材料的性能也存在差异。构成复合金属材料的元素通常会赋予合金材料较好的耐腐蚀性和电化学腐蚀性，确保不同材料的原子之间有效结合。不锈钢材料的导热性相对较好，在焦化相关设备中具有较为广泛的应用。探讨不锈钢材料的特性，实际中表现出耐腐蚀、耐磨损、抗磁性等，同时材料外观形式多样，可以起到装饰设备的作用。对碳钢优势进行分析，不锈钢复合钢板可焊性强、导热性好且良好拉伸性能，设备生产中容易成型。机械设备生产企业利用不锈钢复合材料，可以在保证设备性能的同时降低生产成本，促进企业生产效益提升。
3.3 碳纤维＋石墨纤维材料
碳纤维＋石墨纤维复合材料不同于一般金属复合材料，可以将其看成一种新型的有机复合材料，通过热处理工艺对有机纤维进行处理，最终获得相关材料。碳纤维中含有较高浓度的碳，热处理过程中不溶于人造化学辖内，需要选择合适的热处理工艺。
碳纤维＋石墨纤维材料优势显著，具有强度大、重量小、耐磨性大等特点，更是凭借自身耐热性与耐腐蚀性受到机械制造领域的青睐。
4机械制造领域中金属复合材料应用及注意事项
4.1 冲压模具制造过程中的应用
冲压模具制造时机械制造领域中的重要内容，其质量会直接体现我国的机械制造水平。由于生产条件以及功能性差异，在制造冲压模具时对材料的性能参数也有着不同的要求。通常情况下，可以将模具材料分为冲裁模材料、冷挤压模材料、拉深模材料三种。对于生产材料的要求，最重要的在于材料的冲击力、振动、拉伸以及摩擦拉伸等方面，同时还应该确保材料的耐热性良好，当前钢材是冲压模具的主要原材料，另一种复合材料碳素工具钢由于性价比高、容易加工的优点，在机械制造中展现出的优势也越来越明显。但这种复合材料也存在自身的缺点，就是承载能力较差、对于硬度大、可塑性低的情况不太使用。现在由于金属复合材料的进一步研究，冲压模具的生产材料也在不断发生变革，可以有效降低生产过程中的摩擦和冲击，从而改善生产效果，提高生产效益。
4.2 金属复合材料在机械制造中的应用
金属复合材料通过按照比例混合不同的金属材料，形成多种优良特征，克服单一金属材料的缺点和劣势，具有较为明显的优势，但金属复合材料本身在应用过程汇中依然存在一定的限制因素，最为明显的就是复合材料的低热膨胀系数和高疲劳极限参数。
对于金属复合材料在机械制造中的应用，在确定原材料之前，需要对材料的生产环境以及应用环境进行分析，既要保证材料有效，同时还应该降低在生产中对机械设备的损耗。金属复合材料可塑性强、结构功能良好、抗疲劳断裂性能好等优点，使其在机械制造中发挥的价值明显高于传统材料，相信随着我国机械制造行业的进一步发展，金属复合材料将会成为我国机械制造的重要原材料，助力于制造业的进一步发展。通过将金属复合材料应用与现代化的机械设备，对于有续发展具有重要意义，同时这也是积极响应国家节能减排政策方针的有效做法。金属复合材料容易成型、质量轻等优势使其更容易被市场接受，因此在推广过程中的优势也更加明显。这种材料在性能参数上存在的优势使其可以更好地适应机械制造中的各种恶劣环境。其中金属复合材料的抗腐蚀性特征也成为其应用的重要价值之一。最后，金属复合材料的造价较低，在机械制造的生产流程中可以有效降低设备的磨损率和报废率，对于节约资源，带动新兴工业的发展，具有重要的推动作用。
总结
新型金属材料的发展，对我国机械制造行业的发展有着深远的影响，为保证其平稳较快的发展，在发展新型金属材料时要注重应用的节能性、经济性、科学性，只有这样才能实现机械制造业的可持续发展，同时为机械制造业奠定坚实的基础。从长远的角度看，金属复合材料在这些行业的应用不仅可以提高生产的系数，更可以降低成本，赢得更多的经济效益。金属复合材料由于其质量小、强度大弹性良好、抗化学腐蚀等优势，现已经广泛应用于机械制造领域当中。近年来我国机械制造方面针对新型金属复合材料性能的研究和运用获得了巨大的进步，金属复合材料在机械制造工业当中的运用比例也逐渐加强。在大多数大型企业的设备都开始应用金属复合材料，会使很多的轻工业从中受益，在与日俱增的激烈竞争中取得更稳定的立足之地。
参考文献：
[1]李春艳 . 金属材料在机械设计中的选择与应用 [J]. 中国金属通报，2016（10）：48-49.
[2]伍鹏 . 机械设计制造及其自动化的发展方向 [J]. 南方农机，2017，48（18）：46.
[3]范宝成，赵磊，荆政霖，等 . 金属材料在机械设计中的选择与应用 [J]. 硅谷，2013，6（19）：142+114.
论文作者:李浧（licheng）
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
标签：复合材料论文; 金属论文; 金属材料论文; 材料论文; 机械制造论文; 功能论文; 性能论文; 《防护工程》2019年8期论文;