机械工程材料应用及前景展望 初亚菲

机械工程材料应用及前景展望初亚菲(中铁三局西南公司，四川成都610000) 中图分类号：G322 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2015）02-0318-01 摘要：介绍了机械工程材料的性能、分类、生产工艺、主要优势等，分析了钢铁材料，镁、镁合金，铝、铝合金，稀有金属材料的应用，并对其发展前景进行展望。今后在实际工作中，机械工程材料的应用领域将会扩大，经济效益良好，应该采取措施应对市场缺陷，推动机械工程材料的创新与发展。关键词：机械工程材料生产工艺钢铁材料稀有金属1.机械工程材料概述 1.1 性能。金属材料金属材料是指以金属健结合并具有金属特性的一类物质。它具有良好的性能，在比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性、耐用腐蚀性、抗氧化性具有自身显著特点。1.2 分类。金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。其中，黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳2％～4％的铸铁，含碳小于2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，包括轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。1.3 生产工艺。通常先提取和冶炼金属，有些金属需进一步精炼并调整到合适的成分，然后加工成各种规格和性能的产品。提炼金属，钢铁通常采用火法冶金工艺，有色金属兼用火法冶金和湿法冶金工艺；高纯金属以及要求特殊性能的金属还采用区域熔炼、真空熔炼和粉末冶金工艺。金属材料通过冶炼并调整成分后，经过铸造成型，或经铸造、粉末冶金成型工艺制成锭、坯，再经塑性加工制成各种形态和规格的产品。对有些金属制品，要求其有特定的内部组织和力学性能，还常采用热处理工艺，以提高其强度和硬度，满足工业生产需要。1.4 主要优势。金属材料的力学性能全面，可靠性高，使用安全；具有良好的温度使用范围；良好的工艺性能；并储量丰富，适合大规模应用。2.机械工程材料的应用2.1 钢铁材料及其应用。自工业革命以来，钢铁一直是人类使用的最重要的材料，目前世界钢铁产量仍然在逐年增长。钢铁工业发展呈现产品结构在变化、增长，产业集中度进一步提高等趋势。主要应用领域：为电力系统、汽车工业、铁路与桥梁、船舶与海上钻井平台、兵器工业、石油开采机械及输油管道、化工压力容器、建筑钢筋和构架等2.2 镁、镁合金及其应用。镁由于其优良的物理性能和机械加工性能，丰富的蕴藏量，已经被业内公认为最有前途的轻量化材料及21 世纪的绿色金属材料。汽车、摩托车等交通类产品用镁合金，镁作为实际应用中最轻的金属结构材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视，世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向。另外，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业，在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上电磁屏蔽、散热和环保方面的考虑，镁合金成了厂家的最佳选择，镁合金外壳可使产品更豪华、美观。近几年电子信息行业镁合金的消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量增加的另一重要因素。2.3 铝、铝合金及其应用。铝合金具有密度小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门。例如，在航空航天领域，铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性能和卓越的超塑成型性能，被认为是航空航天工业中的理想结构材料。在航天领域，铝锂合金己在许多航天构件上取代了常规高强铝合金。铝锂合金作为储箱、仪器舱等结构材料具有较大优势。国外预测，含钪铝-镁合金及其它系列的铝合金有可能成为下一代飞机的重要结构材料。TiAl 基合金的板材除了有望直接用作结构材料外，还可以用作超塑性成型的预成型材料，并用于制作近净成型航空、航天发动机的零部件及超高速飞行器的翼、壳体等。又如，在汽车领域，汽车用铝合金材料的3/4 为铸造铝合金，主要是发动机部件，传动系部件，底盘行走系零部件。变形铝合金主要用于热交换器系统，车身系部件。铝基复合材料在某

些范围内替代铝合金、钢和陶瓷等传统的汽车材料，用于汽车关键零件，特别是高速运动零件，对减少质量、减少运动惯性、降低油耗、改善排放和提高汽车综合性能等具有非常积极的作用，在汽车领域有着良好的应用前景。 2.4 稀有金属材料及其应用。稀有金属分为稀有轻金属、稀有难熔金、稀有分散金属、稀有稀土金属、稀有放射性金属，在现代工业中有广泛的用途。例如，在电子工业领域，高纯度稀有金属锗是最主要的半导体材料之一，此外铌、钨、铝、钛、锆等也都是电子工业的重要材料；稀有金属钽用以制造比容大、性能稳定的优质电容器，成为航空及航天设备中的重要电子元件。又如，在钢铁工业领域，稀土金属及稀有高熔点金属都是冶炼优质钢的重要添加剂，少量稀土或钒加入到钢中，能大大提高强度和耐冲击性能，大量用于炼制各种低合金钢。钨用于炼制高速切削用钢。稀有高熔点金属的碳化物都具有很高的熔点、硬度和耐磨性能，因此广泛用于制作硬质合金。

2.5 其它材料及其应用。钽、锶、锑、镉、铱、铋、铑、钛、镍、锆、铬、钴、镍铬、镍铬硅、镍铝、钛铝、铁镍等在，国防建设也有广泛用途。有些已经用于宇宙飞船制造及军事应用，如金属钽不仅在火炮上有大用处，而且是以后宇宙空间探索必要的材料，其奇特的物理化学性能至今科学家还在研究，钽合金的特殊用途目前仍在研究、开发。

3.机械工程材料前景展望 3.1 应用领域扩大，经济效益良好。随着材料设计、工艺技术及使用性能试验的进步，传统的金属材料得到迅速发展，新的高性能金属材料不断开发出来。如快速冷凝非晶和微晶材料、高比强和高比模的铝锂合金、有序金属间化合物及机械合金化合金、氧化物弥散强化合金、定向凝固柱晶和单晶合金等高温结构材料、金属基复合材料以及形状记忆合金、钕铁硼永磁合金、贮氢合金等新型功能金属材料，已分别在航空航天、能源、机电等各个领域获得了应用，并产生巨大经济效益。 3.2 应对市场缺陷，推动创新发展。目前，我国金属材料行业呈现出起稳回升、发展逐渐向好的良好局面。虽然金属材料行业发展很快，但是市场存在的一些问题不容忽视，如市场无序竞争、产品质量下降、创新乏力等。今后应该对金属加工行业进行调研分析，推动技术整合，建立长期合作的固定客户，秉承顾客至上锐意进取的精神旗帜，获得广大消费者好评。在不断的进取创新中为金属加工行业的消费者服务，金属材料行业前景将不断上升。

4.结束语机械工程材料具有自身显著特点，其应用前景十分广泛。今后应该加大科研和技术创新力度，提高服务质量，促进机械工程材料得到更好应用，满足实际工作需要。参考文献[1] 黎加强.机械工程材料浪费现状及节约对策分析[J]. 科技创新与应用,2013(11),59 [2]呼吉迎.机械工程材料应用现状探讨[J].科技创新导报,2013(20),26