功能材料在機(jī)械工程中的應(yīng)用

5/5功能材料在機(jī)械工程中的應(yīng)用摘要：功能材料是指具有特別的電、磁、光、熱、聲、力、化學(xué)性能生物性能及其相互轉(zhuǎn)化的功能，不是被用于結(jié)構(gòu)目的，而是用已實(shí)現(xiàn)對(duì)信息和能量的感受、計(jì)測(cè)、顯示、掌握和轉(zhuǎn)換為主要目的的高新材料。功能材料是現(xiàn)代高新技術(shù)進(jìn)展的先導(dǎo)和基礎(chǔ)，是2l世紀(jì)熏點(diǎn)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的新型材料。其在汽車(chē)上的應(yīng)用也是顯而易見(jiàn)的。關(guān)鍵詞：散熱快耐高溫高壽命功能材料星新材料領(lǐng)域的核心。在全球新材料商量領(lǐng)域中．功能材料約占85％。隨著信息社會(huì)的到來(lái)。特種功能材料對(duì)高新技術(shù)的進(jìn)展起著重要的推動(dòng)和支撐作用，是2l世紀(jì)信息生物、能源、環(huán)保、空間等高技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，成為世界各地新材料領(lǐng)域商量進(jìn)展的重點(diǎn)。也是世界各國(guó)高技術(shù)進(jìn)展中戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。外形記憶材料作為一種新型功能材料．外形記憶合金具有一般金屬材料所沒(méi)有的外形記憶效應(yīng)，這種效應(yīng)是指該材料在肯定的狀態(tài)和條件下，經(jīng)過(guò)施以外加應(yīng)力使其得到肯定程度的變形，然后當(dāng)環(huán)境溫度變化超過(guò)某一界限點(diǎn)以后，材料具有重新回到變形之前原始外形的能力。大量使用外形記憶合金材料的是各種管件的接頭將Ti—Ni合金加工成內(nèi)徑稍小于欲接管外徑的套管(約小4％)．使用前將此套管在低溫下加以擴(kuò)管．使其內(nèi)徑稍大于欲接管的外徑，將接頭套在欲連接的兩根管子的接頭部位。加熱后，套管接頭的內(nèi)徑即恢復(fù)到擴(kuò)管前的口徑，從而將兩根管子緊密地連接在一起。由于外形記憶恢復(fù)力大，故連接得很牢舊，可防止?jié)B漏，裝配時(shí)間短，操作便利。美國(guó)自1970年以來(lái)，已在F14噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的油壓系統(tǒng)配管上接受了這種管接，其數(shù)量超過(guò)10萬(wàn)個(gè)，迄今為止未發(fā)現(xiàn)一例泄漏事故。試驗(yàn)表明．它們具有雙向外形記，密封性好，耐壓強(qiáng)度高，抗腐蝕，安裝便利?；谕瑯拥脑恚庑斡洃洸牧峡捎米髅芊鈮|圈、密封環(huán)、密封圈，外形記憶合金作為一種可用于密封的新型功能材料，其應(yīng)用有其獨(dú)到的功效。隨著對(duì)其商量的深化，信任這種密封新材料的應(yīng)用可以得到進(jìn)一步的完善，使其獲得應(yīng)有的價(jià)值。同時(shí)．外形記憶合會(huì)材料以其功密度大、可恢復(fù)應(yīng)變大、變形回復(fù)應(yīng)力大、驅(qū)動(dòng)電壓低、力學(xué)性能優(yōu)良．無(wú)毒．耐磨、耐腐蝕以及良好的生物相容性等顯著優(yōu)點(diǎn)成為微執(zhí)行器的主要驅(qū)動(dòng)元件。外形記憶合金材料驅(qū)動(dòng)微執(zhí)行器技術(shù)經(jīng)歷了比利時(shí)研制的TiNi合金絲驅(qū)動(dòng)的醫(yī)用固體藥劑注射系統(tǒng)、德國(guó)研制TiNi薄板驅(qū)動(dòng)用于激光切割加工的微鉗，到美國(guó)TiNI合金公司研制的SMA薄膜驅(qū)動(dòng)微氣閥過(guò)程。磁性材料磁性材料中的磁致伸縮材料．在宏觀上表現(xiàn)為磁化方向上的長(zhǎng)度變化，磁致伸縮效應(yīng)的結(jié)果，會(huì)激勵(lì)磁棒產(chǎn)生氣械振動(dòng)。傳統(tǒng)的磁致伸縮材料是指美國(guó)水面武器中心的Clark博上于1970年月初首先發(fā)現(xiàn)在室溫和低磁場(chǎng)下有很大磁致伸縮系數(shù)的三元稀土鐵化合物。稀土超磁致伸縮材料(GMM)是繼稀土水磁、稀土發(fā)光和稀土高溫超導(dǎo)材料之后的又一種重要的新型功能材料．．超磁致伸縮材料的物理效應(yīng)與磁致伸縮效應(yīng)相關(guān)，有重要有用意義的物理效應(yīng)主要有：JOULR效應(yīng)、Villan效應(yīng)。學(xué)習(xí)過(guò)程基礎(chǔ)在沒(méi)有學(xué)《機(jī)械工程材料》這門(mén)課程之前，我總是覺(jué)得這材料無(wú)非不就是些鋼或是鐵什么的，用當(dāng)時(shí)弱智的想法總認(rèn)為這門(mén)課沒(méi)有多大意思，可是這個(gè)想法在上過(guò)課后可以說(shuō)是徹徹底底的轉(zhuǎn)變了，其實(shí)說(shuō)為”轉(zhuǎn)變”太輕了，應(yīng)該說(shuō)是”醒悟”，為什么會(huì)這么說(shuō)呢?想想這么多年來(lái)，自己總以為自己對(duì)機(jī)械稍有些了解。正是由于這才報(bào)了機(jī)械這專(zhuān)業(yè)，可是到頭來(lái)，咱連鋼和鐵都沒(méi)分得清，真是慚愧啊!莫非這只是一個(gè)觀念上的”轉(zhuǎn)變”就行了嗎?回答肯定是不行，觀念的政變只是個(gè)表而現(xiàn)象，而真正讓人得到是什么啊，是教訓(xùn)，是什么教訓(xùn)，是讓一個(gè)人了解自我生疏自我的教訓(xùn)，讓自己知道了自己到底缺什么到底應(yīng)該學(xué)些什么，這才是此教訓(xùn)的最終目的，之所以這樣，我才叫這樣的感想叫“醒悟”。以上只是同學(xué)對(duì)該課的一點(diǎn)感想。說(shuō)到這材料的分類(lèi)，工程材料的分類(lèi)繁多，覺(jué)得麻煩，不知如何來(lái)理，想到這兒就想到老師您打的一個(gè)比方：地球上的材料就好比是地球上的人，人有幾十億，這材料也得有個(gè)成千上萬(wàn)種吧，如何去區(qū)分材料的一些特點(diǎn)就好是辨別地球上哪些人能生孩子一樣，只要抓住其規(guī)律，解決問(wèn)題自然就簡(jiǎn)潔多了。或許這樣的比方對(duì)于某些人只會(huì)當(dāng)做笑話一笑而過(guò)，而我卻認(rèn)為這正是老師獨(dú)特之處，幽默細(xì)胞不是人人都有的，然而能將幽默結(jié)合理論那更是難能珍貴，這就更能體現(xiàn)出一個(gè)人的學(xué)識(shí)淵博。還有就是這門(mén)課對(duì)像我這樣學(xué)機(jī)制專(zhuān)業(yè)的同學(xué)來(lái)說(shuō)，對(duì)以后上作的重要性。基于以上幾點(diǎn)，咱得好好掌握這門(mén)課。工程材料是指固體材料領(lǐng)域中與工程(結(jié)構(gòu)、零件、工具等)有關(guān)的材料，主要應(yīng)用于機(jī)械制造、航天航空、化工、建筑與交通等部門(mén)。依據(jù)不同的分類(lèi)方法，工程材料的種類(lèi)繁多。按其應(yīng)用領(lǐng)域可分為機(jī)械工程材料、建筑工程村料、電子工程材料、航空材料等。按其性能特點(diǎn)可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料：結(jié)構(gòu)材料以力學(xué)性能為主，兼有肯定的物理、化學(xué)性能；功能材料是以特別物理、化學(xué)性能為主，如電、磁、光、熱、聲學(xué)、生物等功能和效應(yīng)及其轉(zhuǎn)換特性的材料。結(jié)構(gòu)材料用量極大，是當(dāng)代社會(huì)的主要材料；功能村料目前用量雖小，忸卻是高技術(shù)的關(guān)鍵，是知漢密集、技術(shù)密集、附加值高的新材料。由于受論文題目的限制，在這早就不過(guò)多講其他材料，就講講這被說(shuō)得特別“厲害”的寵兒——功能材料。其實(shí)功能材料的進(jìn)展歷史與結(jié)構(gòu)材料一樣悠久，只不過(guò)相比于結(jié)構(gòu)材料來(lái)說(shuō)，其用量在某種程度上比不過(guò)，不過(guò)其重要性并未被忽視，隨著電力技術(shù)的進(jìn)展，電功能材料和磁功能材料已得到較大的進(jìn)步；20世紀(jì)50年月微電子技術(shù)的進(jìn)展，半導(dǎo)體電子功能材料迅速進(jìn)展；60年月消失的激光技術(shù)，70年月的光電子技術(shù)也進(jìn)展了相應(yīng)的功能材料；進(jìn)入80年月后，新能源功能材料和生物醫(yī)學(xué)功能材料迅猛崛起，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，功能材料的品種越來(lái)越多，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位將與日劇增，從上面的種種進(jìn)展和進(jìn)步不難看出功能材料越來(lái)越被得到重視，這樣的重視不僅僅是由技術(shù)所決定的而且還有種種問(wèn)題所促使的，這正所謂沒(méi)有問(wèn)題哪來(lái)答案啊?？纯匆陨瞎δ懿牧纤鶓?yīng)用的領(lǐng)域如此廣泛，再看看這書(shū)上這不同材料所涵蓋的知識(shí)有如此之多，作為我這樣一個(gè)學(xué)機(jī)械制造的而非學(xué)材料學(xué)的同學(xué)而言，不說(shuō)比登天還難至少也是一個(gè)難題。寫(xiě)到這我就想到老師說(shuō)的一句話，那就是：“西瓜”和“芝麻”的關(guān)系。我覺(jué)得這句話實(shí)在太有道理了，“西瓜”和“芝麻”我們必須都得了解，但歸結(jié)到簡(jiǎn)略，我們把握的重點(diǎn)到底是哪個(gè)，其實(shí)顯而易見(jiàn)，“西瓜”是我們的重點(diǎn)，說(shuō)到這兒那所謂的“西瓜”對(duì)十我們又是指的是什么呢?而那“芝麻”又代何呢?所以說(shuō)現(xiàn)在而對(duì)我們的問(wèn)題就是如何去把這“西瓜”和“芝麻”分清。也許這個(gè)問(wèn)題老師在課上是讓我們?cè)趯W(xué)這門(mén)課程時(shí)不必對(duì)材料的某些在材料內(nèi)部細(xì)節(jié)過(guò)于深究，必竟我們不是材料專(zhuān)業(yè)的同學(xué)，更何況咱們是一所應(yīng)用性高校，將來(lái)走上工作崗位其也是應(yīng)用為主，學(xué)的太深太細(xì)沒(méi)有太大的必要，雖說(shuō)不需要嫻熟掌握，但必要的了解也是不能或缺的，這是老師對(duì)“西瓜和芝麻”的定義。而現(xiàn)在我將這“西瓜和芝麻”對(duì)功能材料做一個(gè)分類(lèi)，而對(duì)種類(lèi)繁多的功能材料，我覺(jué)得對(duì)于我來(lái)說(shuō)貼近我所學(xué)專(zhuān)業(yè)的材料應(yīng)該是“西瓜”，而那些至少是現(xiàn)在關(guān)聯(lián)不是太親密的材料來(lái)說(shuō)應(yīng)該可以歸結(jié)為那“芝麻”。所以對(duì)于我這個(gè)學(xué)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的同學(xué)來(lái)說(shuō)，與機(jī)械有關(guān)的那必定就是那“西瓜”婁。鋁合金材料說(shuō)到車(chē)，那咱就淺談一下汽車(chē)上有些什么功能材料的改進(jìn)和應(yīng)用，說(shuō)到車(chē)我們就不能不提這車(chē)輪，本人從小就有個(gè)愛(ài)好就是喜愛(ài)車(chē)，并且對(duì)車(chē)輪情有獨(dú)鐘，我覺(jué)得一輛車(chē)的第一印象其實(shí)車(chē)輪起了很大的作用。其實(shí)車(chē)輪組成很簡(jiǎn)潔，輪胎和輪圈。言歸正轉(zhuǎn)，雖說(shuō)輪圈從一開(kāi)頭是作為支撐汽車(chē)的力學(xué)材料來(lái)看，不過(guò)就我個(gè)人而言，我覺(jué)得它現(xiàn)在應(yīng)該歸結(jié)為功能材料，為什么會(huì)這么說(shuō)呢，隨著當(dāng)今汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展，這車(chē)速和加速度不斷提升，還有人們對(duì)汽車(chē)舒適要求的提高，所以說(shuō)這車(chē)輪不再僅僅只是起到力學(xué)上的作用了，從日常的使用的過(guò)程中，一些或大或小的問(wèn)題就暴露出了，所以“鋁合金輪圈”就孕育而生了，其性能優(yōu)十“鋼制輪圈”，由于鋁合金之熱傳導(dǎo)系數(shù)為鋼之3倍，散熱效果好，長(zhǎng)途在高速行駛之后，也能使輪胎保持適當(dāng)?shù)臏囟?，輪胎不易老化，增加壽命，降低爆胎的機(jī)會(huì)，并且鋁合金真圓度好，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)平衡佳，消除一般車(chē)身顛簸及方向盤(pán)抖動(dòng)現(xiàn)象，還有就是我覺(jué)得鋁合金輪圈耐腐蝕并且設(shè)計(jì)樣式較多，與此同時(shí)也提高了汽車(chē)的價(jià)值感和美感?；谝陨蠋c(diǎn)，就我個(gè)人而言“鋁合金輪圈”的應(yīng)用應(yīng)該可阻作為功能材料的應(yīng)用(個(gè)人見(jiàn)解)。陶瓷材料提完那車(chē)輪那就應(yīng)該提到制動(dòng)(剎車(chē))了，說(shuō)到剎車(chē)，就會(huì)想起一個(gè)常常在耳邊聽(tīng)到的一個(gè)詞“熱衰減”，估量大家對(duì)這個(gè)不會(huì)太陌生吧，其實(shí)說(shuō)到底很簡(jiǎn)潔，就是汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)，剎車(chē)片與剎車(chē)盤(pán)摩擦產(chǎn)生的熱致使整個(gè)剎車(chē)裝置消失剎車(chē)能力下降的一種現(xiàn)象，而導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的主要緣由就是受材料的耐熱性和散熱性所決定的。雖說(shuō)在剎車(chē)盤(pán)中開(kāi)很多的洞，從某種程度上是能增大一些散熱面積，但這樣只能是治標(biāo)不治本阿，真剛要解決的應(yīng)該是材料本身，就是要找到一種材料能在高溫下其性能又不下降，尋來(lái)尋去，陶瓷材料似乎是抱負(fù)目標(biāo)，可是受到陶瓷材料其他的一些特性的制約，使其真正在工程中的應(yīng)用并不廣泛。不過(guò)這項(xiàng)應(yīng)用卻的的確確已運(yùn)用到汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)的制造中，不過(guò)受制作工藝和成本的限制，這項(xiàng)技術(shù)只在一些高檔或是制動(dòng)要求較高的跑車(chē)上應(yīng)用，受本人知識(shí)淺薄，就我知道的運(yùn)用陶瓷剎車(chē)盤(pán)的車(chē)在我印象中好像只有“保時(shí)捷”，有人肯定會(huì)問(wèn)我為什么會(huì)記得只是“保時(shí)捷”，其實(shí)說(shuō)來(lái)也巧，我平時(shí)看有關(guān)汽車(chē)之類(lèi)書(shū)時(shí)并不會(huì)在意材料的問(wèn)題，可是就是這陶瓷剎車(chē)讓我記憶猶新，為什么呢，那是由于它讓我太感到吃驚了，你們猜猜保時(shí)捷選裝一套陶瓷剎車(chē)盤(pán)要幾個(gè)錢(qián)，作為一名車(chē)迷的我來(lái)說(shuō)當(dāng)時(shí)小猜了下覺(jué)得不就是一套剎車(chē)嗎?撐死幾千了吧，可當(dāng)我看到價(jià)單的時(shí)候，我差點(diǎn)沒(méi)吐血，由于時(shí)間長(zhǎng)了，如果沒(méi)記錯(cuò)的話也許是不到一萬(wàn)歐元，也就是說(shuō)將近十萬(wàn)人民幣，當(dāng)時(shí)看了覺(jué)得有點(diǎn)不行思議，不過(guò)在學(xué)了這門(mén)課程之后我方才有點(diǎn)解惑，也想通了為什么這剎車(chē)也有了選裝，雖說(shuō)現(xiàn)在的這項(xiàng)技術(shù)還未普及，不過(guò)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，普桑用上陶瓷剎車(chē)盤(pán)的日子也不會(huì)太遠(yuǎn)了。說(shuō)到車(chē)就不能不說(shuō)這汽車(chē)的眼睛——車(chē)燈，其實(shí)這燈從一開(kāi)頭就是為了照明而造的，就是到了現(xiàn)在它仍然也只有這功能，只不過(guò)現(xiàn)在的燈一代比一代亮，一代比一代美觀，一代比一代壽命長(zhǎng)，而能夠?qū)崿F(xiàn)這一切的一切，技術(shù)自然缺不了的，但關(guān)鍵還得靠材料啊，從當(dāng)時(shí)靠鎢絲發(fā)熱到后來(lái)的鹵素?zé)舻鹊浆F(xiàn)在的氙氣等，至于還有些專(zhuān)業(yè)上的什么色溫等等，咱作為芝麻給于跳過(guò)。所以從以上可以看出功能材料的重要性和