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摘要：伴随经济和科学技术发展，人们对机械行业提出了更高的要求，尤其重视机械材料的选择与应用。本文首先介绍了机械设计中机械材料选择和应用的重要性，然后分析了常见机械材料的种类及应用，最后探究了机械设计中机械材料的具体选择和应用，希望为机械行业相关工作者提供借鉴参考，增强机械材料选择与应用的经济性、环保性和实用性。
关键词：机械设计；机械材料选择；机械材应用
一、机械设计中机械材料选择和应用的重要性
机械行业是我国经济发展的重要行业，机械行业的发展水平体现了工业化发展水平。机械设计是机械制造的前提条件，机械材料的选择和应用关乎机械生产制造的成本投入、生产制造工艺、环保效应和产品性能，因此必须重视机械设计中机械材料的选择和应用环节。目前世界各国都出现了能源紧缺问题，能源的储备和供应难以满足社会发展需求。机械行业也面临严重的资源短缺问题，只有积极转换思路，在保证企业经济效益和产品性能的条件下，从机械设计环节开始寻找新型替代材料，且增强不可再生资源的利用效率。此外，还要重视机械材料选择和应用的环保特点，减少或避免生产过程和使用过程的环境污染。只有这样才能保证我国机械行业可持续健康发展。
二、常见机械材料及其应用
（一）金属材料
金属材料普遍都具备优良的性能，如硬度大、韧性强、价格低等，因此金属材料是机械行业中最常用的材料，铸铁、钢、铜合金是其中最常见的金属材料。①铸铁。根据所含碳的形态和形式差异可以将铸铁分为灰口铸铁和球墨铸铁，灰口铸铁含有片状石墨，具有应力集中效应，塑性低但铸造性优良；球墨铸铁塑性高且强度大。总体而言，铸铁优良的液态流动性、易熔性、耐磨性、减震性等，满足大部分机械零件的设计制造要求，因此应用范围较广。②钢。钢是铁碳合金，通常有碳素钢和合金钢，伴随碳含量的变化呈现出性能递变的特点。低碳钢韧性好且塑性优；中碳钢综合机械性能好，适宜受力复杂的零件制作；高碳钢硬度较高，适宜制作耐磨零件。③铜合金。铜合金包括黄铜和青铜两类，液体流动性和可塑性较强，青铜还具有优良的耐腐蚀性。
（二）非金属材料
机械设计制造领域常应用高分子材料、陶瓷材料和复合材料等非金属材料。①高分子材料。常见的高分子材料是塑料和橡胶。橡胶具有良好的弹性和抗冲击性，因此被应用于减震器的弹性元件制作等。不同种类的塑料性能不同，但均具备质轻、易于形成复杂零件的性能，因此在机械设计制造中呗广泛应用。②陶瓷材料。陶瓷材料具有稳定性强、硬度大、耐热性好等特点，因此在磨具、燃烧器喷嘴的设计制造中应用较多。③复合材料。复合材料是陶瓷材料和高分子材料的升级，由两种以上材料的复合而成，因此性能更加优越。但成本较高，在民用工业中尚未普及。
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三、机械设计中的机械材料的具体选择和应用
（一）载荷类材料
机械设计制造过程中常出现机械零件不能达到预期效果甚至完全失效的情况，这主要是由于设计中所选用的材料外载荷与零件的性能缺乏兼容性，因此机械材料的选择要以零件的性能为依据。通常材料的载荷性能包括以下两方面：①零部件在外载荷作用力下发生扭转，应力集中在材料表层，表明材料的表层属性决定了零部件间的控制成效。因此在机械设计中选择具有一定的载荷力的碳素钢材料，能够提升零件质量。②零件加工过程存在拉升和压缩环节，性能分布均匀的材料能够加强零件横截面的应力，提升加工制造效率。
（二）环保性材料
机械设计中应该尽可能选择低能耗低污染的环保材料。首先要尽量避免选择需要进行热处理的材料。一方面，对材料进行热处理容易降低材料的使用寿命，并影响所生产零部件的性能。另一方面，热处理过程通常会对周边环境产生严重的污染。因此在机械设计制造中优选热轧状态和冷拔状态下性能优越的材料。如果没有合适的可选材料，也要尽量减少材料的热处理程序，可以采用低淬透性的刚对齿轮进行加工。其次还要科学处理有毒材料，在机械设计制造的过程中会涉及铬、砷等元素，这些元素一旦进入人体会严重损害人体健康，进入环境中也会破坏生态平衡，因此要尽量减少此类材料选择和应用。
（三）实用性和经济性材料
材料选择的第一要义就是要保证机械设计制造的实用性。不同零部件的外观和性能需求不同，有的零部件重外观设计，有的重强度和耐磨性，有的重耐热性和抗冲击性，因此要根据实际使用要求进行设计和材料选择应用。其次经济效益是材料选择与应用的关键因素。伴随材料科学的发展，机械材料的种类愈加丰富，因此机械设计人员应该要加强对不同材料性能和价格的掌握，在满足机械设计要求的条件下，选择应用性价比更高的材料。
（四）碳素钢和合金材料
碳素钢具备性价比高、加工工艺成熟等特点，因此是机械设计制造领域的重要材料之一。但另一方面，碳素钢的强度和韧性不足且淬透难以进行完全，在使用过程中存在一定局限性。目前，可以通过成分改造手段，根据实际需求将碳素钢改造为新型合金钢，增强其强度、韧性、耐磨性和淬透性，提升应用效率。
（五）回收循环材料
金属材料是机械设计制造行业的主角，因为金属材料种类丰富、性能优越、可以进行回收利用。但正因为金属材料的种类较为繁杂，也加剧了金属材料的回收利用难度。只有从机械设计材料选择的源头开始进行改进，尽量选择单一性的金属材料或者是成份相对简单的合金材料进行机械制造，才能增强材料的回收利用效率。
四、结语
综上所述，机械设计过程中机械材料的选择与应用与投资成本、产品性能、环境污染等息息相关。在机械材料选择与应用的过程中应该贯彻可持续发展的理念，重视绿色环保性和经济实用性。只有这样实现我国机械设计制造行业的可持续将康发展。
参考文献：
[1]明习凤.浅析机械设计过程中机械材料的选择和应用[J].电子世界,2018(08):81+83.
[2]王建国.机械设计过程中机械材料的选择和应用探析[J].广东蚕业,2018,52(03):33.
[3] 韩俊平.机械设计中的材料的选择和应用[J].科协论坛(下半月),2013(12):153-154.
[4]王熙婷.机械设计过程中机械材料的选择和应用探析[J].中国新技术新产品,2018(02):42-43.
[5]程艳.机械设计过程中机械材料的选择和应用探析[J].景德镇学院学报,2014,29(06):18-19.
论文作者:吴波
论文发表刊物:《科技新时代》2018年7期
论文发表时间:2018/9/25
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