摘要：机械设计中材料的选择十分重要，关系到最终的制造质量，并能够影响行业的未来发展。在进行机械设计的材料选择和运用时，一定要从总体行业的发展情况来进行研究探索，并且要充分考虑到机械设计行业的生产和实际需求，尽量选择质量优越、绿色环保的材料。只有这样才能够实现可持续发展，并能为机械行业的进步提供坚实基础。本文探讨了机械设计中的材料的选择和应用分析。
关键词：机械设计；材料选择；应用
在机械设计中，材料应用的工作具有不可替代的重要地位。本文指出，在进行机械设计过程中，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。
1 机械设计中的材料的选择和应用意义
目前，我国的工业化发展十分迅速，由于相关体系不断的完善，机械设备的使用概率也在不断的提升，对机械设备的需求量也在不断的增加，这样的发展趋势导致我国的机械材料出现了短缺的现象。材料和机械设备是机械设计以及零件生产的过程中最为基本的元素，对材料提供有效的保证和恰当的使用，已经成为机械设计行业中可以进行可持续发展的重要因素。因此，在面对当前的状况，一定要将机械设计中使用的材料在选择方面的工作力度进行有效的加强，不仅要保证机械设计的过程中所采用的材料具有适合性和实用性，还要保证所采用的材料不会造成环境方面的污染以及资源方面的浪费，在选材时对材料的环保性和经济性要进行充分的考虑。
2 机械设计中常用的材料
2.1 金属材料
在机械设计中所选用的材料中，金属材料是应用最为广泛的。在金属材料中最为常用的是钢和铁，之所以这两种材料选用较多，主要是因为钢和铁的强度以及韧性相对较强，而且价格低廉，容易获取。而且可以在其中加入一些其他金属材料制成合金材料，经常被应用到各类机械零件中，金属材料也是机械设计的主要基础材料。
2.2 高分子材料
随着我国科学技术的进步，高分子材料逐渐出现在人们的生产生活中，而且高分子材料有着其独特的优势，因此在机械设计中，占比越来越大。在高分子材料中应用最多的就是塑料、合成纤维等，这些材料具有来源广泛，延展性很强等特点，而且在制作过程中消耗的能源非常少，受到了人们的重视，但是最近几年，人们逐渐发现塑料制品能够产生“白色污染”，因此就目前来说人们需要一种更加环保的高分子材料。
2.3 复合材料
所谓复合材料就是指由两种或者以上材料通过物理或者化学方法结合在一起的材料。一般来说复合材料会同时具有两种材料的优点，因此对于一些要求相对复杂的机械设计，复合材料是首选。而且复合材料又分为金属材料和非金属材料，常见的复合材料有合金、树脂等材料。
2.4 陶瓷材料
陶瓷材料是一种与天然或合成化合物在高温下烧结的非金属材料。目前陶瓷材料主要分为氮化硅和碳化硅两种。陶瓷材料具有很高的硬度，经常被用于制造密封件，并且像许多化学仪器一样，具有耐磨和耐腐蚀的特性。此外，由于通常用于制造电容器的陶瓷材料的电气特性，在铁电陶瓷的作用下，这种电容器的形状发生了变化，利用陶瓷材料的特性，能够将电能转化为机械能，如超声波、声纳和扩音机。此外，随着纳米陶瓷技术的出现，诸如航空航天、卫星通信等高精度领域已被应用于陶瓷材料。
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3 机械设计中材料的选择和应用
3.1 实用性机械材料的选择应用
选择实用性材料是促进机械生产后可被全面投入使用以及使用价值高的关键，因此在材料选择过程中，对材料的实用性应首先考虑。机械生产过程中，每一个加工环节都会涉及到材料的性能，而对材料的选择则需要根据工艺要求以及生产需要进行材料特征、材料性质等方面的考虑，要保证材料特性能够与铸造、焊接等工艺要求相符，确保每一种零件加工都能与设计要求相符，同时机械产品生产对外观的要求也比较严格，因此，零件加工前就要对加工材料的强度、硬度、塑性、耐磨性等综合考虑，并结合外观加工需要，选择合适的材料。
3.2 载荷类型机械材料的选择应用
材料失效情况在机械设计加工中是比较常见的现象，而这种情况的发生也会对机械使用企业造成一定的经济损失。材料失效会使机械使用过程中无法正常运行，严重时可导致机械生产过程中断，根据对材料失效的原因研究发现，绝大部分失效的材料其负荷能力都非常低，不符合材料应用要求，因此在机械设计的材料的选择与应用时要对材料的荷载能力采用相关的实验手段进行检测，材料荷载能力保证与设计要求、使用要求完全吻合的情况下，才可投入使用。
3.3 低消耗机械材料的选择应用
可持续性发展战略应用在我国各行各业，具体对于机械设计来讲，可持续性发展就必须保证设计选材和应用的低消耗、无污染或少污染特性。在机械设计中，对材料的加工处理也需要注意低碳低消耗和绿色环保的方式和方法。在机械加工工艺中，热处理工序是目前对机械材料使用寿命和性能影响最大的加工工艺，而且这种工序还会对环境造成较大或重大污染。所以尽量规避热处理加工工艺，在机械设计中可选择冷、热轧状态下材料性能发挥较好的材料。如果无法避免热处理加工，则选用热处理流程简便、工艺成熟、污染治理可靠的材料，这样就可以降低消耗和减小污染。
3.4 无害机械材料的选择应用
在机械设计加工中，很多材料可能会带来一定的有毒有害元素，比如Ni 元素。这类元素不仅污染环境，还会对人体造成永久性伤害。所以需要在选择机械材料时，注意对材料的检测，尽可能避免有害材料混入其中，被应用到机械设备里。
3.5 可回收机械材料的选择应用
机械设计中绝大部分零件都是金属制成，而金属的产量有限，随着经济建设的消耗，已经越来越稀少，这也使机械化发展受到限制。钢材的应用在机械设计中比较常见，而钢材品种类型众多，对于分类回收工作带来一定的困难。不同类型金属元素混合，导致回收工作中浪费材料。所以，在保证机械工程行业可持续发展的同时，必须保证选取可回收循环利用的机械加工材料。
3.6功能性材料的选择
在机械材料选择时，根据不同部件的功能要求，其所用的材料的性能需求就不同，根据材料特性，做到材料在不同零部件位置上的合理应用，比如，部分零件应该用到支撑力相对较强的位置，而一些临建则需要用在耐磨性能要求较高的地方。还有一些零件是外观件，对外观有较高要求。所以说，机械设计期间，实施材料选择的时候，必须要清楚各个零部件所具有的功能要求，然后结合个性化要求，合理选择性能水平较高的机械材料。
综上所述，在机械设计材料应用和选取过程中，必须要以行业的向前发展为前提，从而在达到机械设计生产需求基础上，对材料的优良性、实用性、竞技性进行选择。因为只有做到这样，才可以实现机械行业的稳中前进，落实机械设计行业的健康持续发展。另外，在机械硬件设施的材料选取方面，除了要重视零部件的科学合理性，还要对零部件间的切合度、配合度给予考虑。
参考文献
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[4]黄志文.机械设计过程中机械材料的选择和应用[J].科技风. 2018(06).
论文作者:张晓晓
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/2
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