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)對信息和能量的感受、計(jì)測、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)開發(fā)和應(yīng)用的新型材料。其在汽車上的應(yīng)用也是顯而易見的。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。特種功能材料對高新技術(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)。也是世界各國高技術(shù)進(jìn)展中戰(zhàn)略競爭的熱點(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。美國自1970年以來，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10萬個(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?，外形記憶材料可用作密封墊圈、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)、德國研制TiNi薄板驅(qū)動(dòng)用于激光切割加工的微鉗，到美國TiNI合金公司研制的SMA薄膜驅(qū)動(dòng)微氣閥過程。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)過程基礎(chǔ)在沒有學(xué)《機(jī)械工程材料》這門課程之前，我總是覺得這材料無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)為這門課沒有多大意思，可是這個(gè)想法在上過課后可以說是徹徹底底的轉(zhuǎn)變了，其實(shí)說為”轉(zhuǎn)變”太輕了，應(yīng)該說是”醒悟”，為什么會(huì)這么說呢?想想這么多年來，自己總以為自己對機(jī)械稍有些了解。正是由于這才報(bào)了機(jī)械這專業(yè)，可是到頭來，咱連鋼和鐵都沒分得清，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)對該課的一點(diǎn)感想。說到這材料的分類，工程材料的分類繁多，覺得麻煩，不知如何來理，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，解決問題自然就簡潔多了。或許這樣的比方對于某些人只會(huì)當(dāng)做笑話一笑而過，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。還有就是這門課對像我這樣學(xué)機(jī)制專業(yè)的同學(xué)來說，對以后上作的重要性?；谝陨蠋c(diǎn)，咱得好好掌握這門課。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。依據(jù)不同的分類方法，工程材料的種類繁多。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，在這早就不過多講其他材料，就講講這被說得特別“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，只不過相比于結(jié)構(gòu)材料來說，其用量在某種程度上比不過，不過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越多，其應(yīng)用范圍也越來越廣，在國民經(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題所促使的，這正所謂沒有問題哪來答案啊。看看以上功能材料所應(yīng)用的領(lǐng)域如此廣泛，再看看這書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，不說比登天還難至少也是一個(gè)難題。寫到這我就想到老師說的一句話，那就是：“西瓜”和“芝麻”的關(guān)系。我覺得這句話實(shí)在太有道理了，“西瓜”和“芝麻”我們必須都得了解，但歸結(jié)到簡略，我們把握的重點(diǎn)到底是哪個(gè)，其實(shí)顯而易見，“西瓜”是我們的重點(diǎn)，說到這兒那所謂的“西瓜”對十我們又是指的是什么呢?而那“芝麻”又代何呢?所以說現(xiàn)在而對我們的問題就是如何去把這“西瓜”和“芝麻”分清。也許這個(gè)問題老師在課上是讓我們在學(xué)這門課程時(shí)不必對材料的某些在材料內(nèi)部細(xì)節(jié)過于深究，必竟我們不是材料專業(yè)的同學(xué)，更何況咱們是一所應(yīng)用性高校，將來走上工作崗位其也是應(yīng)用為主，學(xué)的太深太細(xì)沒有太大的必要，雖說不需要嫻熟掌握，但必要的了解也是不能或缺的，這是老師對“西瓜和芝麻”的定義。而現(xiàn)在我將這“西瓜和芝麻”對功能材料做一個(gè)分類，而對種類繁多的功能材料，我覺得對于我來說貼近我所學(xué)專業(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說應(yīng)該可以歸結(jié)為那“芝麻”。所以對于我這個(gè)學(xué)機(jī)械專業(yè)的同學(xué)來說，與機(jī)械有關(guān)的那必定就是那“西瓜”婁。鋁合金材料說到車，那咱就淺談一下汽車上有些什么功能材料的改進(jìn)和應(yīng)用，說到車我們就不能不提這車輪，本人從小就有個(gè)愛好就是喜愛車，并且對車輪情有獨(dú)鐘，我覺得一輛車的第一印象其實(shí)車輪起了很大的作用。其實(shí)車輪組成很簡潔，輪胎和輪圈。言歸正轉(zhuǎn)，雖說輪圈從一開頭是作為支撐汽車的力學(xué)材料來看，不過就我個(gè)人而言，我覺得它現(xiàn)在應(yīng)該歸結(jié)為功能材料，為什么會(huì)這么說呢，隨著當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展，這車速和加速度不斷提升，還有人們對汽車舒適要求的提高，所以說這車輪不再僅僅只是起到力學(xué)上的作用了，從日常的使用的過程中，一些或大或小的問題就暴露出了，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，消除一般車身顛簸及方向盤抖動(dòng)現(xiàn)象，還有就是我覺得鋁合金輪圈耐腐蝕并且設(shè)計(jì)樣式較多，與此同時(shí)也提高了汽車的價(jià)值感和美感。基于以上幾點(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)人見解)。陶瓷材料提完那車輪那就應(yīng)該提到制動(dòng)(剎車)了，說到剎車，就會(huì)想起一個(gè)常常在耳邊聽到的一個(gè)詞“熱衰減”，估量大家對這個(gè)不會(huì)太陌生吧，其實(shí)說到底很簡潔，就是汽車在制動(dòng)時(shí)，剎車片與剎車盤摩擦產(chǎn)生的熱致使整個(gè)剎車裝置消失剎車能力下降的一種現(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。雖說在剎車盤中開很多的洞，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。不過這項(xiàng)應(yīng)用卻的的確確已運(yùn)用到汽車制動(dòng)盤的制造中，不過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)要求較高的跑車上應(yīng)用，受本人知識(shí)淺薄，就我知道的運(yùn)用陶瓷剎車盤的車在我印象中好像只有“保時(shí)捷”，有人肯定會(huì)問我為什么會(huì)記得只是“保時(shí)捷”，其實(shí)說來也巧，我平時(shí)看有關(guān)汽車之類書時(shí)并不會(huì)在意材料的問題，可是就是這陶瓷剎車讓我記憶猶新，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盤要幾個(gè)錢，作為一名車迷的我來說當(dāng)時(shí)小猜了下覺得不就是一套剎車嗎?撐死幾千了吧，可當(dāng)我看到價(jià)單的時(shí)候，我差點(diǎn)沒吐血，由于時(shí)間長了，如果沒記錯(cuò)的話也許是不到一萬歐元，也就是說將近十萬人民幣，當(dāng)時(shí)看了覺得有點(diǎn)不行思議，不過在學(xué)了這門課程之后我方才有點(diǎn)解惑，也想通了為什么這剎車也有了選裝，雖說現(xiàn)在的這項(xiàng)技術(shù)還未普及，不過隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，普桑用上陶瓷剎車盤的日子也不會(huì)太遠(yuǎn)了。說到車就不能不說這汽車的眼睛——車燈，其實(shí)這燈從一開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，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)熱到后來的鹵素?zé)舻鹊浆F(xiàn)在的氙氣等，至于還有些專業(yè)上的什么色溫等等，咱作為芝麻給于跳過。所以從以上可以看出功能材料的重要性和