隨著工業化和全球經濟發展的加速，城市化的建設和發展也在不斷增長，在這個過程中機械設備發揮著不可或缺的作用，尤其是在建筑工程規模越來越大的背景下，對機械設計的要求也越來越高，而機械化也是社會發展的必然趨勢。在機械設計領域中，材料的選擇與應用是基礎也是核心，對其進行研究是當前各國的主要方向之一。

　　1機械設計中材料的選擇和應用的重要性

　　在現階段，我國的制造業已成為世界第一，工業化發展的速度非常快，而在各個產業發展的過程中，對機械設備的利用率越來越高。尤其是作為我國支柱產業之一的建筑工程產業，機械設備是其核心生產要素之一。這樣的背景下，我國的機械設計水平進展非常快，而在機械設計中材料的選擇和應用直接決定了機械設備的制造質量。科學合理的應用機械材料可以大大提高設備利用率和質量。因此，在當前的機械設計研究過程，應將材料的選擇和應用作為工作重點。在選擇材料的過程中，不僅必須充分保證材料的實用性和經濟性，而且還應盡可能地確保最大程度的保證質量，以及這些材料不會引起其他問題，例如對環境的有害影響和資源浪費等。因此，機械設計中材料的選擇和應用對于機械設備的發展而言至關重要。

　　2工程機械設計中常用的材料

　　2.1金屬材料

　　在建筑工程機械設計中選擇使用的材料中，最為常見的材料是金屬材料，而金屬材料中最為常用的是鋼材料和鐵材料，使用這兩種材料的原因主要是因為鋼和鐵具有相對較高的強度和韌性，并且價格便宜并且資源較為豐富。此外，可以通過在鋼和鐵中適當添加其他金屬制造合金來滿足機械設計的要求。金屬材料是目前建筑工程機械設計中的主要材料。

　　2.2高分子材料

　　隨著我國科學技術的發展，高分子材料逐漸出現在人們的生產和生活中，由于高分子材料有非常多的獨特性質和優勢，因此在工程機械設計中應用越來越廣泛。最常用的高分子材料是我們生活中隨處可見的塑料和合成纖維等。高分子材料的延展性非常好，且來源廣泛、生產規模大、生產成本低，因此得以在各行各業中廣泛應用。但是高分子材料具有不易分解的問題，在近年造成了嚴重的環境問題，因此提高其環保性是未來的主要研究趨勢之一。

　　2.3復合材料

　　復合材料是將兩種或者多種材料通過一定方式組合成的新型材料。符合材料一般情況下兼具其組成材料的優點，因此，復合材料的成本較高，但是可以滿足工程機械設計中的一些特殊構建的要求。復合材料更具組成的不同主要分為金屬材料和非金屬材料等，最常見的金屬復合材料是合金，而非金屬復合材料最常見的有樹脂等。

　　2.4陶瓷材料

　　二氧化硅是陶瓷材料的主要成分，因此陶瓷材料的耐磨性非常出色，而且耐腐蝕性較好，且硬度高、密度低、質量輕。在工程機械設計中，陶瓷材料主要用于密封件的設計和使用，但是陶瓷材料的脆性較高，受到撞擊易損壞，且制造成本較高。

　　3在工程機械設計材料選擇和應用的基本原則

　　工程機械設計在選擇和應用材料時，必須從不同的角度檢查材料的性能。選用的材料不僅要滿足機械使用的實際需求，而且經濟實用，不會對人體造成傷害。此外，利用可回收材料以充分促進工程行業的可持續發展。

　　3.1經濟與實用相結合的原則

　　在工程機械設計材料選擇和應用中首先要注重經濟性和適用性相結合的原則。在機械設備制造過程中，需要多個制造環節和工藝，不同的制造工藝對材料的要求不同，比如鍛造、焊接、切割等工藝對材料的要求完全不同，這就需要選擇經濟實用的材料避免浪費和性能不符合相關要求。例如，焊接過程需要機械材料的接頭以完全匹配焊接的靈敏度和特性。工藝鍛造所需的材料必須完全滿足沖壓、吸氣和鍛造后冷卻的要求。此外，在機械設備使用期間，每個組件的操作條件都不同，從而導致對材料的要求不同。一些零件需要具有耐磨性和耐腐蝕性的材料。這就要求設計人員充分考慮材料的一般特性，選擇實用性較強的材料。因此，有必要選擇符合相關標準的機械材料。在機械設計過程中，為了保證機械質量，對材料的要求很高。在選擇材料時，過分注意材料的質量，而忽略了它們的成本效益，這會給設備的銷售帶來很大的困難。因此，設計人員在選擇材料時必須充分考慮用戶的實際情況。在性能相同的材料中，選擇成本較低的材料，注意材料的經濟性，滿足不同經濟水平的用戶的需求。在機械制造過程中，加強對制造過程所有部分的監督，以確保材料的有效利用，確保機器的質量優化機器制造過程并最小化成本，從而控制機器的價格，并為社會提供優質廉價的機械設備。實現科學節省成本，保證機械設計的長期發展[4]。

　　3.2全面貫徹可持續發展理念

　　近年來，我國社會快速發展的過程中，對環境造成了巨大的持續破壞，我國乃至世界的不可再生資源正在逐漸枯竭，環境污染已經威脅到了我們的生存。因此，在選擇和應用機械材料的過程中，必須堅持環境保護和可持續性的理念，選擇材料時，要使機械設計滿足相關的應用要求，并充分發揮材料的潛力，達到節約資源的目的。在材料的選用中要注意材料的環保型，避免對環境造成破壞，選擇的材料必須符合國家和有關部門制定的標準，以實現真正的可持續發展。

　　3.3優先使用新材料原則

　　材料科學的進步使近年來不斷有新型材料出現，與傳統材料相比，新材料在性能、價格和可用性方面都具有較大優勢。使用新材料開發的機械產品成本效益。比較高。因此，機械設計之中要優先選擇新材料，有效地提高機械產品的利潤率，并最大程度地提高機械設備制造的質量。

　　3.4注意材料的荷載能力

　　在工程機械設計過程中，很多設備的內部構造非常復雜，很多零件都需要荷載一些重量，這就要求材料具有一定的荷載能力。這些零件的荷載能力直接影響機器的整體質量，如果荷載力不足，在使用過程中容易斷裂。因此，在選擇材料的過程中，應注意其荷載力的研究。首先，在選擇用于機械載荷組件的材料時，有必要分析各種材料的允許載荷以獲得載荷參數，并應根據機器的實際需求進行選擇[4]。其次，需要改進荷載部件的制造工藝，升級生產流程，以提高生產效率并避免浪費資源。最后，必須嚴格控制生產過程。在制造過程中發現問題，需要及時解決以確保荷載部件的質量，提高工程機械的整體質量。

　　4工程機械設計中的材料選擇和應用

　　4.1明確機械設計要求

　　在工程機械設計中材料的選擇和應用一定要明確機械設計的要求，清楚機械設備的使用環境與性能要求，明確設計細節。由于機械在使用過程中由于使用環境不同，對性能的要求也不同，因此材料的選擇也不同，因此，工程機械設計一定要集合零件的應用條件，綜合分析各種影響因素，并對不同的材料進行比較選擇，最終選擇合適的材料進行應用。在材料環境應用分析中，可以使用計算機分析軟件，將材料參數、環境參數以及其他影響參數輸入其中，通過計算機模擬實際應用情況以實現對材料的合理選擇。

　　4.2做好材料性能分析

　　不同材料的性能不同，其應用條件也有所不同。機械工程設計中材料的理化性能分析尤為重要，物理性能分析主要指的是材料的硬度、密度、導熱率、導電率以及熔點等物理指標;化學性能分析主要指的是材料的耐酸性、耐堿性、抗氧化性以及化學穩定性等。一般情況下工程機械設計的材料的理化性能選擇要與工作條件相匹配，盡量選擇硬度高、耐腐性好、抗氧化性強的輕質材料。除理化性能之外，工程機械設計選擇材料要要注意材料的機械加工性能，這是由于在機械設備制造過程中要進行多次工藝加工，因此機械加工性也決定了材料的應用情況。機械加工工藝主要包括焊接、鍛造以及切割等，根據不同的工業不同的材料其易加工性也有所不同，需要更具實際應用條件盡量選擇成本低和易加工的材料。

　　4.3選擇合適的加工工藝

　　工程機械設計中，加工工藝也是材料選擇和應用重要參考之一。合適的加工工藝可以有效保證材料順利的進入生產之中，成為機械設備的一部分。因此，機械設計時要對各種機械的加工工業進行確定，制定完成的加工方案。比如在鋼結構加工時，首先要分析鋼的熱處理，熱處理又分為多種加工工藝，比如淬火、退火、氮化等。如果機械材料的硬度高，則不利于切割和生產，則需要通過退火適當降低硬度，以使切割順利進行。而如果需要在機械構建的表面體現出不同的特性或者提高其一些性能，比如耐腐蝕性、耐熱性以及硬度等，可以通過氮化處理以加強。

　　4.4盡量選擇環保材料

　　實際上，不僅在材料的使用過程中需要低能耗，環保的材料，而且在材料的整個生命周期中必須貫徹這一原則。這就要求在機械設計時就要考慮盡量使用環保材料，在使用階段盡量降低能源消耗以及對環境造成的影響，并且要確保在使用壽命到期后可以較好的回收再利用。但是環保材料通常在制造期間短期投入較大，體現的是長期效益，這一定程度上影響了這類材料的應用。所有應該將機械設計的材料設計作為一個長期規劃工作來看，考慮整個材料應用周期的效益，而不是短期效益。

　　結語

　　在現階段，我國工程機械設計在材料選擇上仍然存在許多問題，比如材料的選擇不科學，選擇的材料不符合要求等。不同材料的選擇將直接決定機械設計的最終質量。因此，選擇材料時，必須注意實用性、經濟性和環境保護，全面貫徹可持續發展的理念。科學的材料選擇應基于其使用價值、經濟價值和環境價值，從而最大程度地提高機械設計的價值。

　　參考文獻

　　[1]張娟娟,唐慧敏.機械設計中的材料選擇及應用[J].科技展望2017(03).

　　[2]袁小偉.關于機械設計中的材料選擇和應用探討[J].機械工業標準化與質量2017(06).

　　[3]徐榮剛,肖金健.論化工機械設計中的材料選擇和應用[J].化工管理2017(24).

　　[4]劉玉成.淺談機械設計中材料的選擇和應用[J].工程技術:引文版,2016,(26):202.

　　《機械設計中材料的選擇和應用分析——建筑工程領域》來源：《中國住宅設施》，作者：孫逸飛