对新型金属材料成型加工技术进行研究

蔡蓓

摘 要：随着社会经济的快速发展，科技水平的不断提高，新型的金属复合材料开始得到广泛的应用。新型的金属复合材料相对于传统的普通金属材料有着更好的性能及其应用价值，成为了许多工程建设的首选材料。与此同时，大量零部件应用新型金属材料，也推动了对其成型加工技术的创新和改善。但是，制造成型的新型金属复合材料，需要的成本和相关的技术要求也明显提高。成型加工技术涉及到物理、化学等多门复杂深奥学科的知识，对新型金属材料的科学研究也还不够透彻，所以对其成型加工的技术也还不够完善。对此，本文针对新型金属材料的性质简要分析了当前的主要成型加工技术。

关键词：新型金属材料；成型加工；技术研究

目前，新型的金属材料广泛的应用在工程建设和企业产品生产中，具有良好的耐磨性、高硬度的独特性质，很好的满足了现代工程和企业产品的质量、成型要求，但同时也为成型加工带来了更大的困难。在当前的新型金属材料的成型加工中，一般會涉及到切割、焊接、铸造、机械加工等方法。加工过程中，如果出现了任何的失误和疏忽，都可能为材料的成型加工造成影响。所以，在成型加工之前，一定要选择好材料，要对金属复合材料的物理性质和化学属性有深入的了解，而且，根据不同材料的属性，要采用不用的加工技术，这样才能基于其可塑性进行二次加工，并确保材料成型加工的质量。

1 新型金属材料性质

当前应用比较广泛的新型金属材料主要包括了形状记忆合金、高温合金、贮氢合金和非晶态合金等。其固有特性主要有：良好的延伸性、化学属性比较活泼以及一般具有独特的光泽和色彩等[1]。相对于传统金属材料只有高强度与高韧性的特点，新型的金属材料对耐腐蚀性、耐火性、抗低温性以及装饰性能有了更高、更全面的要求。

而对新型金属材料的成型加工主要是基于材料的三个特性，分别是：焊接性、锻压性和铸造性。新型的金属材料焊接性比较良好，在焊接的时候不会出现气孔、裂缝等，并且焊接时材料收缩小、导热性良好；而新型金属材料的良好锻压性可以有效的缓解冲压，进行可塑性的变形；铸造性则包括了收缩性、偏析和裂纹敏感性等特性，新型金属材料中含有的高熔点元素可能会使材料的流动性降低，而给成型加工带来一定的困难。

2 新型金属材料成型加工技术

（一）铸造成型法

铸造成型法是目前比较成熟的加工铸造方法，曾广泛的应用在复合材料的生产中。但是，金属材料在成型加工中，颗粒的增加会改变其流动性和溶体的粘度，而且高温也会改变材料的化学性质，所以，实际成型加工的复杂性、综合性，会让铸造成型法的效果不是很明显，需要改善具体的参数设置，例如：为了解决颗粒增强与液态金属之间的化学反应，要严格的控制熔化温度和保温时间；而在对铝合金复合材料的铸造中，要先精炼，然后用变质剂进行造渣，再出去熔体中的杂质和气体[2]，而且在面对不同材料的成型加工时选择合理的工艺方法。

（二）机械加工法

机械加工法就是指用车、铣、钻的方法对金属基复合材料进行加工，而在对铝基复合材料进行成型加工时是采用金刚石道具来进行。机械加工的常用方法有三种：一种是车削的方法，利用乳化液进行冷却，采用硬质合金刀具；其次是铣削的方法，利用切削液进行冷却，采用聚金刚石刀具，并需要端面铣刀；还有一种就是钻削的方法，利用外切削液进行冷却，一般采用PCD 镶片麻花钻头[3]。

（三）粉末冶金法

粉末冶金法是制造金属基复合材料的最早方法，可以直接制造出颗粒、晶须增强金属基复合材料以及相关复合材料零件。而且制造那些形状不复杂、尺寸较小、较精密的零件也可以采用这种工艺。粉末冶金法的界面反应少，可以根据不同需求对增强相的含量进行调节，所以这种材料成型加工技术得到广泛的应用，例如制造自行车架和设备支撑架，并且能制造出良好的比强度、比模型以及耐磨性的产品，可以运用在汽车、飞机和航天器等领域中。

（四）电切割法

电切割法是指以零件形状的负极为基准，对材料进行几何形状的切割。主要流程就是首先用正极溶解的方式来切割材料，然后利用某些离子电解液，通过负极与加工零件之间的空隙，对材料成型加工中存在的残屑以及未溶解的纤维等进行冲洗。相较于传统的放电加工法，电切割法将移动的电极线浸在有介质的电溶液中，通过液体中正负离子的流动产生液体压力以及局部高温对零件进行切割和冲刷，实现材料的成型加工。而有些非导体的复合材料因为导电性能不好，所以不适宜用电切割法进行成型加工，而且在对金属复合材料进行电切割时，要选择合理的工艺参数，不然可能会出现加工表面呈玻璃样粉状硬化的现象[4]。

（五）焊接法

焊接法是目前新型金属成型加工技术里比较常见的方面，在航天飞机、汽车传动轴和自行车的零件构造中得到广泛的应用。随着增强物的加入，增强物与集体金属之间发生化学反应，焊接熔池的黏度和流动性受到影响，焊接速度变慢，使得金属材料的焊接出现困难。目前的解决办法主要有：首先是熔化焊，对材料进行热处理强化，消除焊接热循环对焊缝和原材料造成的不良影响；其次是扩散焊 ，将两个焊接的零件紧密结合，在特殊的环境中保持一段时间，零件内部的原则互相扩散，接触面产生可塑性的变形，然后完成焊接结合；还有就是惯性摩擦焊，使用惯性摩擦焊的要求是零件可以进行轴对称的旋转，然后通过摩擦产生的能量进行焊接。

3 结语

新型金属材料是实用价值十分高的先进材料，很大程度上弥补了现代人们对金属材料性质的需求，同时也推动了金属材料成型加工的技术改造与创新，虽然目前的成型加工技术还不是很完善，可是在人们的不断摸索与实践中，正在不断的发展，当前的成型加工技术除了以上的几种还有模锻塑性法、高能光束及液体喷流切割法等。这些方法都将越来越广泛的应用在金属材料的成型加工中，为金属材料的应用做出巨大贡献。

参考文献

[1]郭雷，尹强.试述新型金属材料成型加工技术[J].建筑工程技术与设计，2015，（17）：214-214.

[2]李兰军.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科技视界，2015，（15）：286，291. [3]尹福，赵龙.金属材料成型加工技术研究[J].新材料新装饰，2014，（12）：1-1.

[4]戴宇星锜.浅谈新型金属材料成型加工技术[J].科学与财富，2016，8（4）：583-583.