摘要：优化机械设计的材料选择和应用工作，不仅可以降低工业的生产成本，同时还能提高工业的资源使用效率和经济效益。然而当前我国在机械设计的实际操作过程中，机械制造过程中所需材料的过量消耗不仅使得部分较为稀缺的材料供给不足，而且还违背了当前国家及社会极力提倡的可持续发展理念。本文主要探究了机械设计中材料选择的重要性，机械设计中常见的材料及其选择应用，以供参考。
关键词：机械设计；材料选择；材料应用
引言：现阶段，我国正处于工业化发展的重要时期，相应的体系和制度正在不断的完善，机械设备对人力的替换也在不断攀升。这使得我国机械设备需求在不断增大，同时也导致我国机械材料供应紧张。材料作为机械设计实现的物质基础，是机械设备的零件制造基础，更是设备生产中成本支出的最大部分，这说明良好的材料选择应用已经成为机械设计成果的最大影响因素。为了保障机械设备设计能够得到了较好的成果，就需要良好的材料选择和应用机制，这已经成为影响机械设计行业可持续发展的重要因素。
一、机械设计中材料选择的重要性
随着科学技术的不断发展，机械设计加工行业的机械设备、工具器具等的使用频率也在不断增加，一定程度上提升了企业的生产效率和经济效益，同时也凸显了机械设计加工材料选择和应用的重要性。设计人员在进行设计时，不仅需要重点考虑材料的尺寸、性能等因素，更要对各项材料的配合加工给予足够的重视，尽可能地提升设计的整体质量和效率。另外，由于我国是发展中国家，工业生产比重较大，工业生产所带来的能源消耗、环境污染等问题日益突出，如何利用环保节能、高效便捷的加工材料为机械设计服务是相关工作人员必须认真思考的问题。此外，科学合理地对机械设计加工所用的材料进行选择，不仅能够保证机械设计加工的质量和效率，增强企业的市场竞争力，而且能够在一定程度上降低企业的生产成本，提升企业的经济效益。
二、机械设计中常见的材料
1、金属材料
金属材料是机械设计材料的重中之重，是机械设计的关键，因为机械产90%以上的部件都由金属材料组成，金属材料在机械设计中应用最为广泛，经过调查得知，目前我国最主要的金属材料是钢和铁，并且我国的钢铁应用量居世界首位，钢铁有着强度高、韧性好等特点，十分适合作为机械设计材料，并且钢铁价格相对便宜，另一方面，钢铁适用度较高，可以满足不同的性能需求，是理想的金属材料之一。
2、高分子材料
高分子材料是新时代科技带来的新型材料，如：塑料、合成纤维、橡胶、胶粘剂和高分子基复合材料。高分子材料经过不断的演变及实验，已经成为与金属材料、无机非金属材料等同等重要的机械设计材料。高分子材料是机械设计材料之中随着时代进步而出现的新型材料，经过不断的生产实践和科学实验，这些材料可以通过人工进行制造生产，高分子材料的出现丰富了机械设计材料来源。
3、陶瓷材料
陶瓷材料多被用于制作密封零件，陶瓷材料有着很好的耐腐、密度低等特点，陶瓷材料是以氧化硅、碳化硅、铝、氧为主要成分。机械设计中的陶瓷材料采用高纯度人工合成原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，所以为了满足需求，都有着特殊性能。根据成分有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等
4、复合材料
复合材料是化学与物理结合的新型材料，复合材料满足了不同的性能需求，复合材料在经过相应的处理后能够轻易改变材料性能和特性，达到需求目的。并且在与其他材料的协调和适应方面也有良好表现，可以说是一种理想的机械设计材料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、机械设计中的材料选择及其应用
1、载荷性机械材料的选择应用
在相关机械设计中，需要对零件承受的载荷进行有效计算。这种计算的主要目的就是选择具有合适承载能力的材料进行加工装配，因为承载能力过强，材料的加工成本较大，选择这一材料所需要付出的成本较大，不利于降低生产成本，减少了产品的价格竞争优势。但是如果选择的材料承载能力较弱，零件在机械设备中的使用将大大受到影响，其设备的使用寿命将大大降低，可能经常性地出现一些机械事故，影响机械的正常使用。因此在进行材料载荷的考虑时，需要重点关注相关载荷的估算，选择与估算结论相匹配的材料，这样才能实现经济性和使用性的统一。
2、实用性机械材料的选择应用
在机械设计中应选择实用性的材料。材料的实用性是材料选择的重要原则，实用性是保障材料质量的重要前提，是确保材料性能的重要基础。不同的机械制造工艺所需要的材料也不相同，因此，应根据实际的机械制造工艺选择合适的材料。首先，由于有时会对材料进行切削或者铸造等，因此，应根据机械制造工艺的要求，选择具有可操作性的材料，这样才能满足机械制造工艺的要求；其次，由于不同的零部件也会对材料提出不同的要求，比如有的零部件会要求材料具有较强的耐磨性，有的零部件会要求材料具有较强的强度，有的零部件会对材料的外观有一定的要求。因此，在材料的选择上，一定要选择实用性的材料，这样才能满足机械设计对材料的要求。
3、可持续性机械材料的选择应用
对机械设计材料的选择遵从的可持续性原则，在一定程度上和绿色环保性原则有着异曲同工之妙，都是在经济社会全新发展的背景下，对机械设计材料选择和利用的全新观念，是对资源的有效利用和对环境的积极保护。在选择机械设计材料的过程中，有关工作人员应在切实了解相关设计要求的前提下，尽可能地选择环保节能、性价比较高的原材料，同时，企业管理人员应科学安排整个机械设计的工艺流程，尽可能地避免加工工艺缺陷造成的材料加工活动的失败和返工情况。此外，企业应建立完善的可持续发展的理念和体制，尽可能地鼓励员工在合理估算有关材料承载能力的基础上，选择经济效益较高的符合机械设计加工需求的加工材料，为企业的可持续性发展做出一定的贡献。
4、碳素钢与合金钢机械材料的选择应用
碳素钢在机械设计选材应用中最广泛。碳素钢的特点是具有一定的力学性能，能够满足大部分零件的使用性能要求，而且加工工艺简单，成本较低。但它同时还有一些缺点，就是韧性较差，强度较低，致使它的使用范围有一定的局限性，不可以用作承受载荷较大的零件等。而合金钢的出现就解决了这个问题，合金钢和碳素钢相比，具有较高的综合力学性能（如强度，韧性等）、良好的热处理工艺性能，并具有特殊的物理、化学性能。它能满足不同工作条件下的产品使用要求，应用范围在不断地扩大。因此，设计人员要学会根据不同的产品使用性能合理的选择碳素钢和合金钢。
四、结束语
综上所述，现阶段必须要做好机械设计的材料选择和应用工作，强化对于该项工作的规划，确保所采购的材料在适用性和实用性等方面的要求。同时，还需要注意所选材料在应用过程中不会对环境造成巨大的污染，也不会出现资源大量浪费的问题，确保选材的经济性和环保性。在不断工作和实践中，提高机械设计材料选择和应用的质量，切实有效的提高机械设计对我国社会经济发展的促进作用。
参考文献：
[1]黄信军.机械设计中材料的选择和应用分析[J].世界有色金属，2018（18）：244+246.
[2]成旭.机械设计中材料的选择和应用[J].科技经济导刊，2018，26（28）：72.
[3]张建巧，孙旋，罗兆伟.探究机械设计中材料的选择和应用[J].民营科技，2018（07）：15.
论文作者:林书颖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：材料论文; 机械设计论文; 机械论文; 碳素钢论文; 性能论文; 加工论文; 载荷论文; 《基层建设》2019年第19期论文;