新型金属材料成型加工技术你造么

当前，新型的金属复合材料已经得到了广泛的应用,复合型材料虽然成本与技术要求都较高，但其所具有的材料特性相较于普通的金属材料具有更高的性能优势，成为工程建设的重要材料。除此之外，更多的零部件制作采用新型金属材料，也催生了很多先进的成型加工技术。那么在新时代背景下，究竟如何才能进一步存进新型金属材料成型加工技术的发展与完善，是当前的材料工程师应该重点关注的问题。

1. 关于新型金属材料的综述

1.1 新型金属材料的固有特性

新型金属材料的种类繁多，都涵盖在合金的范畴之内，金属材料的固有特性包括以下几点：新型金属材料具有更好的延展性；新型金属的化学性较为活泼；新型金属具有特有的光泽与色彩等。当前应用广泛的新型金属材料包括形状记忆合金、高温合金、贮氢合金以及非晶态合金等。

1.2 新型金属材料的加工特性

(1) 焊接性

焊接性是金属成型加工的基础特性之一，所指是金属材料通过焊接来完成二次成型并满足设计要求。新型金属材料的焊接性良好，在焊接时可以保证没有气孔、没有裂缝等。新型金属材料具有好的焊接性通常收缩小、导热性能好。

(2) 锻压性

锻压性对于金属的成型加工的关键因素，金属具有的锻压性能够使金属在锻压的过程中承受塑性变形，并有效缓解冲压。除此之外，金属的锻压性还会受到加工条件的影响。

(3) 铸造性

金属所具有的铸造性包括收缩性、流动性、偏析以及裂纹敏感性等具有相关性，由于新型金属材料均为合金，因此其中含有的高熔点元素会金属的流动性降低，给材料成型加工增加了一定的难度。

2. 新型金属材料成型加工的原则分析

应用于工程施工以及企业产品中的新型金属材料通常具备耐磨性良好、硬度高的特性，具备这些特性的新型金属材料能够满足工程及产品的成型与质量要求，却也为成型加工带来了一定的难度。通常情况下，为了保障金属材料成型加工的质量，针对不同的金属会采用不同的加工技术。例如有些特殊的金属复合金属材料只有通过金属基复合材料的纤维性增强，才能实现成型加工。而其他特殊的新型金属材料在进行成型加工时需要更加复杂的技术，因此，在进行二次加工时要做到因材料的不同而采取有针对性的技术，做到具体问题具体分析，从而切实推进新型金属材料成型加工的实践进程。

当前，新型金属材料的成型加工通常会涉及到焊接、挤压、铸造、超塑成型以及切削加工等加工技术，笔者通在实际的工作中发现，加工过程中的任何一个小的失误或者纰漏，都会对材料的成型造成一定的影响，因此，在加工之前，一定要对金属材料的物理及化学属性进行深入的、透彻的了解，从而能够基于其可塑性实现成型加工，这也是当前选择复合材料的重要原则与指标之一。

3. 新型金属材料成型加工的技术

3.1 粉末冶金成型加工技术

粉末冶金法是应用于新型金属材料成型加工中的最早的技术之一，主要用于制造复合材料零件、颗粒制造以及金属基复合材料中的晶须增强等，且以上成型加工可以通过这一方法直接完成。粉末冶金加工技术的适用范围主要是针对尺寸较小、形状不复杂以及较为精密的零件，因为粉末冶金技术的优势在于成型制作过程中能够根据实际中的需求来进行增强相含量的调节，即颗粒含量在半数以上；制作中的增强相较为精密，且组织更加细密，除此之外，粉末冶金法还具有界面反应少的优势，有效提升了工作效率。例如，美国的DWA公司在设备支撑架以及自行车架等的制作方面就充分应用了这一方法。

3.2 铸造成型技术法

铸造成型技术法已经经过了实践的检验，成为当前最为成熟的铸造技术。铸造成型法能够满足笔者在上文中所提及的加工原则，还被广泛应用于复合材料零件的生产与制作之中。当前，随着实际加工情况复杂性的增加，使得铸造成型法滞后性明显，具体的参数设置以及工艺方法选择等都必须进行改进，在成型加工的过程中，流动性的增加以及熔体的粘度等都会受到材料中颗粒增加的影响，除此之外，高温也会使材料的化学属性发生变化。针对以上出现的问题，具体有效的解决方法在于针对不同的材料成型加工采取熔模铸造、压铸、金属型铸造以及砂型铸造等方法。

3.3 机械加工铸造法

机械加工铸造法通常利用铣、车、以及钻等方法进行金属基复合材料的加工，与其他金属的加工相同的是在精加工铝基复合材料中采用金刚石道具来进行成型加工。具体的方法有以下几种：首先是铣削的方法，具体的材料包括l5％～20％的粘结剂、聚金刚石刀具以及端面铣刀，在进行铣削时需要先利用切削液来实现冷却，并增加铣削颗粒；其次是车削的方法，利用乳化液进行冷却，刀具为硬质合金刀具；最后则是钻削的方法，利用外切削液进行冷却，通常采用PCD镶片麻花钻头。

3.4 电切割技术法

电切割法是指在成型加工过程中根据零件形状的负极来决定采取怎样的几何切割形状，在材料切割时利用正极溶解的基本方式来实现材料的切割。对于零件成型加工中存在的残屑以及未溶解的纤维等，可以利用零件与负极之间的间隙来实现清洗。与传统的放电加工法相比，显著优势在于在介电流液中浸入移动的电极线，从而能够通过液体压力冲刷以及局部高温实现对零件的成型加工。利用电切割法进行成型加工时，非导体复合材料通常会由于放电效果差而产生一定的影响。如在铝基复合材料加工时，由于切割速度慢以及切口粗糙等问题，就不能沿用传统的切割参数。

3.5 焊接技术法

焊接技术法作为成型加工的重要方法之一，通常被应用于金属及复合材料成型构建中，例如航天飞机、汽车传动轴以及自行车等。焊接熔池的流动性以及粘度等易发生变化，并受到增加物的影响。成型加工中，金属的化学反应通常发生在基体金属与增强物之间，对焊接速度造成了一定的限制，面对这一问题，通常的解决办法有以下几种：首先是基于惯性摩擦，将其中一个部件进行轴对称旋转；其次是熔化焊的基本处理方法；除此之外，还可以利用扩散焊的方法进行焊接。

3.6 模锻塑性成型法

模锻塑性成型法在镁基复合材料与铝基础复合材料中有广泛的应用，成型法涉及到超速成型、模锻以及挤压等方法。利用此方法生产出来的零器件性能好、组织更加细密。但是在应用的过程中需要注意以下几方面：第一方面是通过挤压温度的适度提高，可以对应提高金属材料的塑性；第二方面是在模具表面进行涂层或者使用润滑剂等实现摩擦条件的改善，降低材料成型的难度；第三方面则是挤压速度受到增加物的影响，为了防止零件产生横向裂纹，一定要控制好挤压速度。

4. 结语

新型金属材料作为一种现代化的先进材料，拥有更为广泛的实际应用价值，而其所具有的高模量、高韧性以及高强度的特性使其更具生命力。成型加工作为二次加工，涵盖了金属学、物理学、传热学等多个学科，这就使得在在成型加工时需要进行更加深入的、广泛的探究。笔者相信，在现代科学技术迅速发展的今天，通过对新型金属材料成型加工技术的探究，能够为金属材料的广泛应用提供可能，同时为金属产业结构的调整与优化奠定基础。

本文转载自作者李兰军，材料牛石小梅编辑整理。