功能材料在机械工程中的应用

5/5功能材料在机械工程中的应用摘要：功能材料是指具有特别的电、磁、光、热、声、力、化学性能生物性能及其相互转化的功能，不是被用于结构目的，而是用已实现对信息和能量的感受、计测、显示、掌握和转换为主要目的的高新材料。功能材料是现代高新技术进展的先导和基础，是2l世纪熏点开发和应用的新型材料。其在汽车上的应用也是显而易见的。关键词：散热快耐高温高寿命功能材料星新材料领域的核心。在全球新材料商量领域中．功能材料约占85％。随着信息社会的到来。特种功能材料对高新技术的进展起着重要的推动和支撑作用，是2l世纪信息生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各地新材料领域商量进展的重点。也是世界各国高技术进展中战略竞争的热点。外形记忆材料作为一种新型功能材料．外形记忆合金具有一般金属材料所没有的外形记忆效应，这种效应是指该材料在肯定的状态和条件下，经过施以外加应力使其得到肯定程度的变形，然后当环境温度变化超过某一界限点以后，材料具有重新回到变形之前原始外形的能力。大量使用外形记忆合金材料的是各种管件的接头将Ti—Ni合金加工成内径稍小于欲接管外径的套管(约小4％)．使用前将此套管在低温下加以扩管．使其内径稍大于欲接管的外径，将接头套在欲连接的两根管子的接头部位。加热后，套管接头的内径即恢复到扩管前的口径，从而将两根管子紧密地连接在一起。由于外形记忆恢复力大，故连接得很牢旧，可防止渗漏，装配时间短，操作便利。美国自1970年以来，已在F14喷气战斗机的油压系统配管上接受了这种管接，其数量超过10万个，迄今为止未发现一例泄漏事故。试验表明．它们具有双向外形记，密封性好，耐压强度高，抗腐蚀，安装便利。基于同样的原理，外形记忆材料可用作密封垫圈、密封环、密封圈，外形记忆合金作为一种可用于密封的新型功能材料，其应用有其独到的功效。随着对其商量的深化，信任这种密封新材料的应用可以得到进一步的完善，使其获得应有的价值。同时．外形记忆合会材料以其功密度大、可恢复应变大、变形回复应力大、驱动电压低、力学性能优良．无毒．耐磨、耐腐蚀以及良好的生物相容性等显著优点成为微执行器的主要驱动元件。外形记忆合金材料驱动微执行器技术经历了比利时研制的TiNi合金丝驱动的医用固体药剂注射系统、德国研制TiNi薄板驱动用于激光切割加工的微钳，到美国TiNI合金公司研制的SMA薄膜驱动微气阀过程。磁性材料磁性材料中的磁致伸缩材料．在宏观上表现为磁化方向上的长度变化，磁致伸缩效应的结果，会激励磁棒产生气械振动。传统的磁致伸缩材料是指美国水面武器中心的Clark博上于1970年月初首先发现在室温和低磁场下有很大磁致伸缩系数的三元稀土铁化合物。稀土超磁致伸缩材料(GMM)是继稀土水磁、稀土发光和稀土高温超导材料之后的又一种重要的新型功能材料．．超磁致伸缩材料的物理效应与磁致伸缩效应相关，有重要有用意义的物理效应主要有：JOULR效应、Villan效应。学习过程基础在没有学《机械工程材料》这门课程之前，我总是觉得这材料无非不就是些钢或是铁什么的，用当时弱智的想法总认为这门课没有多大意思，可是这个想法在上过课后可以说是彻彻底底的转变了，其实说为”转变”太轻了，应该说是”醒悟”，为什么会这么说呢?想想这么多年来，自己总以为自己对机械稍有些了解。正是由于这才报了机械这专业，可是到头来，咱连钢和铁都没分得清，真是惭愧啊!莫非这只是一个观念上的”转变”就行了吗?回答肯定是不行，观念的政变只是个表而现象，而真正让人得到是什么啊，是教训，是什么教训，是让一个人了解自我生疏自我的教训，让自己知道了自己到底缺什么到底应该学些什么，这才是此教训的最终目的，之所以这样，我才叫这样的感想叫“醒悟”。以上只是同学对该课的一点感想。说到这材料的分类，工程材料的分类繁多，觉得麻烦，不知如何来理，想到这儿就想到老师您打的一个比方：地球上的材料就好比是地球上的人，人有几十亿，这材料也得有个成千上万种吧，如何去区分材料的一些特点就好是辨别地球上哪些人能生孩子一样，只要抓住其规律，解决问题自然就简洁多了。或许这样的比方对于某些人只会当做笑话一笑而过，而我却认为这正是老师独特之处，幽默细胞不是人人都有的，然而能将幽默结合理论那更是难能珍贵，这就更能体现出一个人的学识渊博。还有就是这门课对像我这样学机制专业的同学来说，对以后上作的重要性。基于以上几点，咱得好好掌握这门课。工程材料是指固体材料领域中与工程(结构、零件、工具等)有关的材料，主要应用于机械制造、航天航空、化工、建筑与交通等部门。依据不同的分类方法，工程材料的种类繁多。按其应用领域可分为机械工程材料、建筑工程村料、电子工程材料、航空材料等。按其性能特点可分为结构材料和功能材料：结构材料以力学性能为主，兼有肯定的物理、化学性能；功能材料是以特别物理、化学性能为主，如电、磁、光、热、声学、生物等功能和效应及其转换特性的材料。结构材料用量极大，是当代社会的主要材料；功能村料目前用量虽小，忸却是高技术的关键，是知汉密集、技术密集、附加值高的新材料。由于受论文题目的限制，在这早就不过多讲其他材料，就讲讲这被说得特别“厉害”的宠儿——功能材料。其实功能材料的进展历史与结构材料一样悠久，只不过相比于结构材料来说，其用量在某种程度上比不过，不过其重要性并未被忽视，随着电力技术的进展，电功能材料和磁功能材料已得到较大的进步；20世纪50年月微电子技术的进展，半导体电子功能材料迅速进展；60年月消失的激光技术，70年月的光电子技术也进展了相应的功能材料；进入80年月后，新能源功能材料和生物医学功能材料迅猛崛起，随着科学技术的进展，功能材料的品种越来越多，其应用范围也越来越广，在国民经济中的地位将与日剧增，从上面的种种进展和进步不难看出功能材料越来越被得到重视，这样的重视不仅仅是由技术所决定的而且还有种种问题所促使的，这正所谓没有问题哪来答案啊。看看以上功能材料所应用的领域如此广泛，再看看这书上这不同材料所涵盖的知识有如此之多，作为我这样一个学机械制造的而非学材料学的同学而言，不说比登天还难至少也是一个难题。写到这我就想到老师说的一句话，那就是：“西瓜”和“芝麻”的关系。我觉得这句话实在太有道理了，“西瓜”和“芝麻”我们必须都得了解，但归结到简略，我们把握的重点到底是哪个，其实显而易见，“西瓜”是我们的重点，说到这儿那所谓的“西瓜”对十我们又是指的是什么呢?而那“芝麻”又代何呢?所以说现在而对我们的问题就是如何去把这“西瓜”和“芝麻”分清。也许这个问题老师在课上是让我们在学这门课程时不必对材料的某些在材料内部细节过于深究，必竟我们不是材料专业的同学，更何况咱们是一所应用性高校，将来走上工作岗位其也是应用为主，学的太深太细没有太大的必要，虽说不需要娴熟掌握，但必要的了解也是不能或缺的，这是老师对“西瓜和芝麻”的定义。而现在我将这“西瓜和芝麻”对功能材料做一个分类，而对种类繁多的功能材料，我觉得对于我来说贴近我所学专业的材料应该是“西瓜”，而那些至少是现在关联不是太亲密的材料来说应该可以归结为那“芝麻”。所以对于我这个学机械专业的同学来说，与机械有关的那必定就是那“西瓜”娄。铝合金材料说到车，那咱就浅谈一下汽车上有些什么功能材料的改进和应用，说到车我们就不能不提这车轮，本人从小就有个爱好就是喜爱车，并且对车轮情有独钟，我觉得一辆车的第一印象其实车轮起了很大的作用。其实车轮组成很简洁，轮胎和轮圈。言归正转，虽说轮圈从一开头是作为支撑汽车的力学材料来看，不过就我个人而言，我觉得它现在应该归结为功能材料，为什么会这么说呢，随着当今汽车产业的进展，这车速和加速度不断提升，还有人们对汽车舒适要求的提高，所以说这车轮不再仅仅只是起到力学上的作用了，从日常的使用的过程中，一些或大或小的问题就暴露出了，所以“铝合金轮圈”就孕育而生了，其性能优十“钢制轮圈”，由于铝合金之热传导系数为钢之3倍，散热效果好，长途在高速行驶之后，也能使轮胎保持适当的温度，轮胎不易老化，增加寿命，降低爆胎的机会，并且铝合金真圆度好，运转时平衡佳，消除一般车身颠簸及方向盘抖动现象，还有就是我觉得铝合金轮圈耐腐蚀并且设计样式较多，与此同时也提高了汽车的价值感和美感。基于以上几点，就我个人而言“铝合金轮圈”的应用应该可阻作为功能材料的应用(个人见解)。陶瓷材料提完那车轮那就应该提到制动(刹车)了，说到刹车，就会想起一个常常在耳边听到的一个词“热衰减”，估量大家对这个不会太陌生吧，其实说到底很简洁，就是汽车在制动时，刹车片与刹车盘摩擦产生的热致使整个刹车装置消失刹车能力下降的一种现象，而导致这一现象发生的主要缘由就是受材料的耐热性和散热性所决定的。虽说在刹车盘中开很多的洞，从某种程度上是能增大一些散热面积，但这样只能是治标不治本阿，真刚要解决的应该是材料本身，就是要找到一种材料能在高温下其性能又不下降，寻来寻去，陶瓷材料似乎是抱负目标，可是受到陶瓷材料其他的一些特性的制约，使其真正在工程中的应用并不广泛。不过这项应用却的的确确已运用到汽车制动盘的制造中，不过受制作工艺和成本的限制，这项技术只在一些高档或是制动要求较高的跑车上应用，受本人知识浅薄，就我知道的运用陶瓷刹车盘的车在我印象中好像只有“保时捷”，有人肯定会问我为什么会记得只是“保时捷”，其实说来也巧，我平时看有关汽车之类书时并不会在意材料的问题，可是就是这陶瓷刹车让我记忆犹新，为什么呢，那是由于它让我太感到吃惊了，你们猜猜保时捷选装一套陶瓷刹车盘要几个钱，作为一名车迷的我来说当时小猜了下觉得不就是一套刹车吗?撑死几千了吧，可当我看到价单的时候，我差点没吐血，由于时间长了，如果没记错的话也许是不到一万欧元，也就是说将近十万人民币，当时看了觉得有点不行思议，不过在学了这门课程之后我方才有点解惑，也想通了为什么这刹车也有了选装，虽说现在的这项技术还未普及，不过随着科学技术的进展，普桑用上陶瓷刹车盘的日子也不会太远了。说到车就不能不说这汽车的眼睛——车灯，其实这灯从一开头就是为了照明而造的，就是到了现在它仍然也只有这功能，只不过现在的灯一代比一代亮，一代比一代美观，一代比一代寿命长，而能够实现这一切的一切，技术自然缺不了的，但关键还得靠材料啊，从当时靠钨丝发热到后来的卤素灯等到现在的氙气等，至于还有些专业上的什么色温等等，咱作为芝麻给于跳过。所以从以上可以看出功能材料的重要性和