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摘要：越來越多的機械設備被應用于我國的工業發展中。在機械設計中選擇和應用合適的材料，成為了解決機械行業可持續發展問題的重要課題。在進行機械設計過程中，關注的是合理性的要求，要確保材料選擇的科學性，而在應用過程作為材料選擇工作的體現和拓展，工作的重心則在于經濟性和環保性，要考慮材料應用工作的成本和是否環保。只有這樣才能高效的完成機械工作，為機械設計行業的發展奠定良好基礎。

關鍵詞：機械設計;材料選擇;應用

機械行業是國民經濟中第二產業發展的重要支撐，在經濟發展中具有非常重要的位置。工業化進程加快的過程中，機械設計所涉及的新材料新規范同步增加，與此同時，許多用于機械設計的傳統材料成了稀缺資源，需求同材料的緊縮逐漸形成矛盾，機械設計的材料的選擇和應用空間進一步被壓縮。在這樣的情況下，機械設計中材料的選擇和應用面臨著新課題，應該堅持與時俱進、適用、經濟等原則，合理利用資源，為做好機械設計環節打下基礎，促進機械行業的可持續發展。

1機械設計常用的材料

1．1金屬

金屬材料是在眾多工程材料中使用的最廣泛的一種，據有關報道統計，所有機械產品中金屬材料占比達到92%以上。這與金屬材料本身的性質關系較大。金屬材料:(1)硬度高，外力承受閾值較大，不易變形;(2)強度高，在結構中能承受較大的內力，相應穩定性和持久性都會增加;(3)類多樣，多樣化的金屬材料單質和合金能夠適用于各種不同工況不同條件下的性能要求，尤其是合金;(4)價格便宜。

1．2陶瓷

陶瓷材料的主要成分事氮化硅和碳化硅。這種材料的優點包括硬度高、耐腐蝕性好、密度教低、有較好的抗壓性。主要缺點是易斷裂，價格貴。目前對陶瓷材料應用比較多的是密封零件的制作。

1．3高分子

在機械設計中多用的高分子材料主要是指塑料和合成纖維。這種材料的特點有:(1)來源豐富，甚至可以從天然氣中提取;(2)密度小，適用于需要輕型材料的設計要求;(3)能源消耗低;(4)延展性較好，可塑性強。

1．4復合材料

所謂復合材料，是指通過物理和化學手段將兩種以上不同材料組構成一種新材料，分為金屬和非金屬兩種。金屬材料包括各種合金，金屬絲。非金屬材料有橡膠，陶瓷、新型樹脂、玻璃纖維、碳化纖維等。復合材料往往可以滿足不同的工藝要求。

2機械設計中材料選擇的注意事項

2．1機械設計中的材料的選擇應考慮適用工藝

機械設計中材料選擇過程中的第一個注意事項就是適用性。設計人員要對機械材料有一定的了解，要根據不同的設計要求，選擇合適的材料。不同工藝因其工況和設計要求不同，對材料的選擇要求也不盡相同。比如說，鑄造工藝要求材料有伸收性和偏折性，鍛造工藝要求材料有沖壓性和可鍛造性，焊接工藝要求材料有敏感性，熱處理工藝則要求材料有氧化脫碳的傾向與可淬透等性質。應當說，材料只有達到了這些基礎要求，才能在各種工藝下被加工成相應機械零部件，并進一步被整合成機械設備。在機械設計材料選擇中，必須考慮到不同材料性質與不同工藝的匹合度。

2．2材料的選擇應考慮零件使用要求

一般而言，機械零件失效的最常見原因就是外載荷的施加，因此，材料選擇過程中必須考慮材料的載荷性能與成品零件將承受的載荷特征的匹配度，并以此作為選擇的標準之一。比如脆性材料一般只在靜載荷的情況下設計使用。此外，外力載荷一般會使零件發生可逆或不可逆形變，為避免這種形變給零件使用造成影響，材料的均質性也非常重要。一般來講，天然適用多項要求的材料較少，材料選擇過程可以綜合考慮加工手段使用提高材料性能的前提，比如對金屬材料進行熱處理等。

3機械設計中材料選擇的注意事項

3．1機械設計中的材料的選擇應堅持經濟性

當前，機械工業也蓬勃發展，對于機械材料的需求量與日俱增，可是機械材料面卻存在量不及需的現狀。面對如此多的需求，機械設計中的材料的應用上，必須注重經濟性。在滿足材料適用性要求的基礎上，選用成本較低的材料，此間的成本，除了材料本身的成本以外，還包括加工成本、運輸成本、利用率等。應當說，只有做到了材料選擇的經濟性，機械設計才能得到長足的發展。在進行經濟性考慮時，此處的不浪費，一方面是指不造成材料用量的浪費，在有效截面面積小于50mm的情況下，就可以選用20Cr;在截面面積為50～150mm，且重量小于50千克時，則可以選擇20Crmnti等。另一方面，也指不能造成材料性能的浪費，即所用為所需，無需過分要求應用的材料性能。比如說，在選定材料后，在進行材料硬度選控時，做到材料能滿足零件的機械性能即可，無需采用硬度、純度過高的材料，避免機械制造成本的浪費。諸如此類，通過設計中材料的選擇優化，就能夠避免浪費，節約成本。

3．2機械設計中的材料的選擇應堅持綠色環保可持續

當前的機械產業處于國民經濟快速發展、自然環境犧牲巨大、各類資源相繼短缺的大背景下，人們逐漸意識到，為了追求更高的經濟效益而以犧牲環境作為代價，是得不償失的。環境保護問題是關系到人類發展和生存的重大問題，在進行設計時必須以堅持環保為原則，重視材料選擇和應用的環保性。行業在重視純粹的機械設計的發展之外，也要實現機械設計與經濟及環境保護的協調、可持續發展。設計是生產的開端，生產取決于設計，作為設計人員，在機械設計階段，就要有綠色意識，能耗低、效率高、污染少的材料應當逐漸成為應用材料的主力軍。

4結語

在機械設計中，材料應用的工作具有著不可替代的重要地位。本文指出，在進行機械設計過程中，關注的是合理性的要求，要確保材料選擇的科學性，而在應用過程作為材料選擇工作的體現和拓展，工作的重心則在于經濟性和環保性，要考慮材料應用工作的成本和是否環保。如何在確保零件實用性的前提下，實現材料應用的環保化、經濟化，達到兩者的協調統一，是當前機械設計行業必須面對和解決的課題，也是行業蓬勃發展的必然要求。

作者:張娟娟 唐慧敏 單位:鄭州電子信息職業技術學院