机械设计中新型材料的选择及应用

王志亮

（甘肃省山丹培黎学校，甘肃 张掖 734100）

随着我国市场经济的发展，社会各个行业中对机械的要求也越来越高，作为机械行业的基础工作，机械设计在机械行业的发展中占据相当重要的地位，对于整个国民经济发展意义重大。在机械行业设计中，材料的选择和应用是保证机械设计的基础，随着时代不断进步，机械设计的材料也要不断地更新完善，因此，在机械设计工作中，要重视机械设计的新型材料及应用，掌握机械设计的相关要求，才能保证材料的安全性与合理性。

1 机械设计中材料选择与应用的重要性

随着机械设备需求量的提升，人们对机械设计的质量和性能的要求也越来越高，在市场大环境的推动下，做好机械设计工作，对于推动机械行业的发展有着相当重要的作用。机械材料是构成机械设计的主要设备和元素，在选择材料时，不仅要符合机械设计的相关要求和标准，更要紧跟社会的发展，满足各个相关行业的需求。

在应用材料前，设计人员要进行相关的检验操作，确定材料是否会对机械设计的质量产生影响，其次，要保证所选的材料具备实用性，符合经济环保的原则，从而促进机械行业的多元化发展。

尤其是在当前我国经济可持续发展原则下，机械设计的材料选择更是需要综合多方面的信息，重视材料选择和机械应用的重要性，对目前的新型材料进行科学合理的选择，保证机械设计的长远发展来看，切实保障机械产品的性能，促进行业的良性发展。

2 机械设计材料的选择和应用

2.1 无毒无害型材料

在机械设计的领域中，大多材料都有一定的伤害性，例如，常见的Ni、As等化学机械材料会对人体造成一定伤害，不仅如此，这些材料对自然环境的伤害也是相当大的。在进行机械设计的过程中，应着重选择无毒无害型材料，保证在安全无害的环境中进行机械设计操作。

同时，要在机械设计中落实绿色环保的理念，基于此，在机械设计的材料选择和应用中，重点选择绿色环保材料也是关键所在，也是机械设计人员需要关注的重点，通过绿色环保材料的选择，减少机械设计中放射性元素的危害。

2.2 碳钢、合金钢材料的选择和应用

在机械设计中应用最广泛的材料是碳素钢及合金钢，碳素钢具有成本低、生产便捷、适用范围广等特点，在机械设计中，碳素钢通常应用于强度需求较低的零件中，由于碳素钢的韧性和强度相较其他材料较低，因此，在机械设计中是存在一定局限性的。

而合金钢材料的应用则弥补了这种遗憾，合金钢是在碳素钢的基础上，通过加入一定比例的合金制成，其强度和韧性都强于碳素钢，将其应用于机械设计中，不仅能够强化机械设计零部件的质量和性能，还能在很大程度上提升产品的耐磨性，是应用价值较高、应用较广泛的一种材料。因此，在机械设计的过程中，设计人员应根据机械产品的具体需求选择碳素钢与合金钢，确保产品设计的最佳性能。

2.3 荷载材料的选择和应用

在机械设计中，荷载材料的选择也是相当重要的一项工作，在实际设计工作中，选择的材料会因为荷载水平低的原因，在后期应用中出现抑制失效的问题，导致大部分机械零部件无法发挥正常的作用，造成这个问题的主要原因是机械设计中材料选择荷载过低。

因此，在机械设计前期，材料选择时，要进行荷载水平的评估，选择荷载水平高的材料，并且根据实际设计工程对材料进行后期加工处理，提升材料的荷载水平，保证工程的质量和性能。

2.4 功能性材料的选择和应用

在机械设计的过程中，需要对材料的制造进行多道工艺的处理，其中包括热处理工艺、锻造工艺、切割等，在完成材料工艺的处理后，为了确保所应用材料的性能，满足产品的设计需求，需要选择功能性和实用性更强的材料，以保证材料在处理后能够满足机械产品的性能需求。不仅如此，在实际机械产品设计中，实用性功能性材料的选择和应用要根据设计产品不同的部件来决定，结合材料的属性，实现材料在产品设计中的有效利用。

在产品设计的具体规划中，如果是磨损较严重的零部件，需要选择硬度较高、韧性较强的材料，确保零部件的性能。同时，在选择材料性能时，也要注重设计的美观性，从多方面考虑材料的选择和应用。

2.5 循环性材料的选择和应用

在机械设计的实际加工中，大部分是选择金属材料，而各个部件所使用的金属材料有所不同，会在很大程度上造成资源的浪费，因此，设计人员要在机械设计的过程中选择循环性材料，在选择合金材料时，尽量少选择元素的种类，这样既能保证合金质量，也能减少成本，促进材料的可再生利用。

3 机械设计中材料选择的注意事项

3.1 注重经济实用原则

在机械设计中，要注重经济实用的原则，首先，设计人员应从设计实用性的角度考虑，在机械设计的过程中，涉及不同的工艺，不同工艺对材料的要求有所不同，满足众多工艺对性能的要求，是材料选择的关键。设计人员通常会对一种材料进行多重工艺的加工选择和处理，但如果选择不达标，则会影响机械的最终质量。同时，在机械材料的选择上，还应从经济性的角度入手，秉持节约材料和成本的原则，选择性能好且经济实惠的材料。

3.2 注重科学发展需求

机械行业在对设计材料进行选择时，要注重科学发展的需求，在保证机械设备功能的基础上，使其满足节约成本和环境保护的要求，实现发展与经济发展的有效协调。机械设计人员也应当始终坚持科学发展观，在机械设计的过程中，注重材料的可持续发展。

3.3 注重低能耗选择

除了以上提到的两点，在材料选择中，还要注意生产过程中的低能耗低污染，在材料的选择上以环保为主。随着我国经济的发展，国民经济提升的同时对我国的环境也造成了严重的污染和破坏，大量资源形成浪费，在机械设计加工中，设计人员应当贯彻环境保护、节能节源的理念，促进机械设计的可持续发展。

一般来说，目前很多材料都是低能耗低污染，但要注意在加工过程中造成的污染情况，大部分材料在进行加工时，会导致材料消耗，因此，设计人员在进行材料加工时应当注意，要尽量选择为经过热处理也能满足需求的材料，其次，选择热处理程序较少的材料，防止材料在设计过程中再次出现能源消耗、污染等问题。

4 结语

综上所述，在机械设计中，新型材料的选择和应用需要涉及多方面的因素，要贯彻落实绿色环保的理念和可持续发展的原则，保证设计材料的合理性和安全性，促进机械行业的长远发展。

在具体教学设计中，首先，应当让设计人员和学生明确机械设计中新型材料选择和应用的重要性，要结合我国当前发展的现状和市场的需求，对材料选择和应用进行分析，明确机械设计材料选择及应用对国民经济发展的影响；其次，是要掌握机械设计材料选择的标准，主要从环保型材料、碳素钢及合金钢材料、荷载型材料、实用功能型材料等进行选择，围绕材料环保节能、可持续发展的特点展开；最后，在实际应用操作中，要科学合理地展开设计工作，充分发挥材料的优势和性能，满足机械产品的具体设计需求的同时，推动机械行业的发展，从而进一步带动我国的经济发展。