浅谈新材料机械性能在挤压成型中的作用

葛德强

摘要：随着科学技术的不断发展，新材料应运而生，在传统材料的基础上进行了优化发展，使其能够更加广泛的用于高新技术产业，为我国科技发展提供技术支持。全球材料产业产值不断增长且增长速度较快，尤其是光电子、新能源等发展最为迅速，受到了研究者和投资者的青睐。创新是国家进步的源泉，我们要按照国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的总体部署，坚定不移的研究发展新材料新技术。

关键词：新材料;机械性能;挤压成型

1 新材料

1.1 概念

新材料是指新近发展或正在发展的，具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料。新材料与其他普通材料存在着不同，主要由材料本身机械性能方面的差别，例如材料有特殊的韧性、硬度、弹性等;此外还可能有特殊的功能效应，例如材料本身可能有光、磁等有别于其他材料的功能，新材料还将继续发展。

1.2 分类

新材料按组成成分可以分为以下四大类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、先进复合材料。按照材料的性能可以分為结构材料和功能材料两类。以上分类只是现有的通用分类，每一个类别都包含有大量的不同类型的新材料，还可以根据需求进行更细致的划分。

2 机械性能

机械性能一般是指力学性能，但两者之间又有着不同。常用于判断材料性质的机械性能有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。机械性能是材料的一大重要属性，清楚的了解材料性能，能够更好的进行利用生产。

3 挤压成型

3.1 概念

挤压成型是一种塑性加工方法。通过挤压的方式，让模具内的金属坯料产生定向塑性变形，在定型后将产品从挤压模中取出，最终会得到设计的零件或者半成品。挤压成型普遍用于新材料工业方面，也不断随着新材料工业的发展而改进，逐渐发展成适用于多种材料、多种环境生产的技术。

3.2 分类

挤压可以按照金属塑变流动方向分为：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压;按照金属坯料的温度分为：冷挤压、温挤压、热挤压。

4 机械性能与挤压成型关系

4.1 机械性能类别

机械性能主要有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性。以下对常见的机械性能进行简单的介绍：

（1） 弹性是指原材料在受到外界施加的压力后发生变形，当将外力卸除后，原材料能够快速恢复原状。

（2）塑性是指原材料在受到外界施加的压力时发生变形，但不会随着外力的卸除而恢复原状，产生这种变形后，原材料并不会产生裂缝、折缝等的能力。

（3）刚度是指原材料在受到外界施加的压力时，并不会发生暂时或永久的变形，而是保持原样的能力。

（4）强度是指原材料受到外界施加的压力时，不会因为压力过大而变形或者断裂。

（5）硬度是指当有更坚硬的物体在外力作用下向原材料挤压，而原材料不会发生变形，能够抵抗其入侵的能力。

（6）冲击韧性是指原材料在受到外界压力冲击时，不会断裂的能力。

（7）疲劳强度是指当原材料在反复多次的交变载荷作用下不会发生断裂的能力。

（8）断裂韧性是用来反映材料抵抗裂纹失稳扩张能力的性能指标。

4.2 机械性能在挤压成型中的作用

4.2.1 机械性能抵抗挤压变形的作用

机械性能能够抵抗挤压变形，但其抵抗力与抵抗作用呈现出倒“U”型，当抗力达到一定程度时，可能会适得其反。材料优秀的机械性能使其具有优异的变形抗力，让材料在变形过程中能够抵抗外力。变形抗力越大，所需挤压力越高，当温度不断升高时，变形抗力会随着不断降低，挤压力也会随之降低。但是变形抗力过大，大于模具和设备时就可能会毁坏模具和挤压机械设备。变形抗力有好有坏，我们应该针对实际需求进行合理的考虑和选择。

挤压成型会受到晶粒大小的影响。晶粒大小适中时，挤压成型生产出的产品质量最好。当晶粒偏小时，材料的变形抗力会增强;反之会减弱，使得材料脆化，生产出的产品会有裂纹等缺陷。

挤压成型还会受到材料表面情况的影响。材料的表面处理包括：清洁表面、润滑等。对材料表面进行相应的处理能够提高材料表面质量，例如进行清洁会减少模具损坏，延长模具使用寿命;进行润滑，可以减小材料与模具之间的摩擦，避免模具磨损，延长模具使用寿命。

4.2.2 挤压成型常见缺陷及新工艺

不同的材料机械性能不同，相对应的其抗压能力也不相同，针对这一情况应该有不同的挤压方式。但是由于机械性能的原因或者挤压方式不当，最终产品可能会出现一下四种常见缺陷：表面出现折叠;表面出现折缝;出现缩孔;产生裂纹。

为了减少缺陷，提高利用率，减少浪费，实现可持续发展，挤压成型技术不断进行改进，最后发展出了几项新工艺：静液挤压。通过高压液体挤压代替普通挤压轴，能够很好的适用于脆性材料，让挤压出的产品质量更好、缺陷更少;此外还有等温挤压、连续挤压、轧挤法等。

4.2.3 发展前景

随着机械工业的不断发展，对于材料的机械性能的利用越来越广泛，不仅是挤压成型，还有很多其他生产方式，针对材料的机械性能的利用，在将来的一段时间，可能会有很好的发展前景，为了进一步发展，我认为将围绕以下几点进行探究，（1）进行绿色可持续发展，实现节能减排，提高材料的质量和生产过程中的消耗浪费;（2）优化材料和机械设备，减少摩擦，降低损耗，提高生产效率;（3）不断精化、优化设备，提高产品精度和质量;（4）发展新材料，优化性能，避免产生缺陷，节约成本，减少浪费;（5）提高模具的使用寿命和模具的品质;（7）减少生产工序，简化生产过程，降低工人劳动强度，减轻负担。

结语

我国当前发展已经逐渐摆脱重工业和高消耗、高污染的工业发展，逐渐向新兴产业发展，而新材料产业具有发展快，市场前景广阔，发展创新性强，投入产出比高，产品的附加值高等特点，正符合我国现代发展需求。在当今社会，新材料的产业规模化已成为衡量一个国家经济、社会发展、科技进步和国防实力的重要标志。随着科技的不断发展和现代社会形势的新要求，新材料的发展势不可挡。在新材料的利用生产中，要特别注意材料的机械性能，做到能够合理利用，避免产生缺陷，导致浪费，保证能够生产出更高质量、更多数量的产品。

参考文献：

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