摘要：在工业方面，机械加工强化机理主要包括两种：组织强化机理和应力强化机理。在对晶体进行研究的过程中结合晶体错位理论来对机理进行分析，组织强化机理一般是通过改变金属材料内部微观组成组织，提高相对密度，增强材料的流变应力，提高整体抗拉强度。本文通过对机械加工强化机理和机械加工工艺进行简要的叙述来突出体现当前我国机械生产过程中应用的工艺技术研究方向和进展，希望能对我国机械加工产业有一定的帮助作用。
关键词：机械加工；强化机理；工艺技术；研究进展
引言
随着当前我国工业生产行业的发展，很多企业工厂已经开始实行机械化操作和管理。我国科技水平不断进步，企业和工厂对于机械加工也有了更高的要求。众所周知，材料的使用寿命、强度和耐用性是检验其合格与否的重要标准，因此，如何提高材料在应用中的以上性能，减少因材料失效而导致危险事故的发生概率是当前机械化管理部门急需重视的问题和研究方向。
1 机械加工强化和材料
材料是机械加工强化的基础，机械加工强化通常采用合金化法、塑性变形法和热处理法等来对材料的内部构造和组织结构进行改变，通过改变结构特征来实现提高材料的抗性能力和使用年限，避免材料由于内部结构长期处于一种状态而产生疲劳失效现象，材料的疲劳失效主要是由于材料在使用时长期保持一种和自身发展方向相反或者不一致的形态存在，这种状态下一旦受到外力或者给其施加返还原状态的力就会导致材料内部构造和外力相互冲突，容易发生材料折断或者损害等情况，机械加工强化在一定程度上可以提高材料的强度和耐磨性，通过提高材料的自身性质来改善其疲劳失效现象，这对于材料应用来说具有十分重要的研究意义和经济效益。
材料失效的主要形式有材料腐蚀、磨损和断裂，当前我国每年对钢铁材料失效的数据统计中，由于材料表面腐蚀生锈和无法利用的约占占百分之十，由材料表面腐蚀生锈而导致机械故障的约占百分之三十，而由于机械故障导致的能源损失占总能源损失的三分之一，损失经济约2000亿元。所以，机械加工强化是当前提高材料机制，确保材料质量的主要方法之一。
在材料的研究工作中，由于实验的内容和性质不一样，材料强度的表现形式也不一样，例如在进行材料的压缩实验中，材料强度主要表现为抗压力；材料弯曲实验中，材料强度主要表现为抗弯力；材料疲劳实验中，材料强度主要表现为使用寿命等。在对材料进行改善和强化的过程中，一种强化手段不一定能对材料的多种强度起到作用，所以，通过不同的机械强化机理和工艺技术来对材料进行强化，以此来达到工程需要的要求。
2 机械加工强化机理
从某种角度上来说，金属材料的强度主要来源于其分子构造中的离子结合力，金属会发生形变和塑性变形主要是由于金属内部离子发生滑动或缺失而造成的。研究假设离子的滑动好确实是沿着材料表面而发生的相对滑动，那么我们可以通过公式来对金属材料离子滑动的临界摩擦力进行计算。在实际情况中，由于温度、气候环境的影响，通过计算所得到的离子滑动临界摩擦力数值肯定宁比实际数值要大很多，因此，相关研究学者提出了材料晶体错位理论。
材料晶体错位理论主要概念指出了材料内部构造中离子存在错位的情况下，晶体的塑性变形主要是通过离子错位的运动而造成的，而离子运动的范围也仅仅只是其周边的几排原子。材料晶体错位理论指出了金属材料的理论抗性强度和实际抗性强度是存在着很大的误差的，这位金属材料强化提供了非常可靠的依据，为了满足机械生产，对金属材料进行强化是可行的也是必要的，是金属材料强化研究中的主流理论。
2.1位错强化
金属材料位错强化能够提高材料在面对压力摩擦时的临界摩擦力，改善在强压作用下材料发生的表皮磨损，结构变化等现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆位错强化的交互作用和相互缠绕作用可以增加金属材料分子间的密度，尽可能的减少在摩擦时发生离子运动的可能性，避免由于离子间发生滑动而产生的位错反应，通过改善分子间距离的方法来实现对于金属材料的强化，进而实现金属材料力学性能和抗压力性能的明显提升。
2.2晶界强化
在对多分子金属进行强化过程中，要注意金属分子间的阻碍作用，不同取向晶粒分子的位错作用会在一定程度上增大位错效应发生的概率和距离，同时，两种不同晶体之间的交界处也成为发生滑动的主要区域，在此，晶界强化主要分为直接作用和间接作用。直接强化作用主要是在晶体分子交界处进行小型离子填充，阻碍分子之间的相对滑动，从根本上避免其发生形变；间接强化作用是通过利于分子间的应力反应来排斥和其相同分子的原理，通过改变晶体内部分子排列顺序，使其产生高应力排斥作用，再通过对其金属外部分子进行冻结固定，避免其排斥力过大导致系统瓦解，通过制作高应力集中的晶界影响区来提高晶界的强化效果。
1.3应变强化
应变强化主要是在金属变形的过程中，将其发生变形分子间所产生的位错运动进行附加位错，使不同分子间发生的位错运动相互阻碍另一方的运动，造成分子间一方位错发生时要受到其他分子位错的阻碍，因此间接的提高了材料强度。
3 机械强化工艺技术
3.1喷丸强化
喷丸强化工艺主要是通过对晶体分子进行小型离子喷丸工序，将分子间可能发生滑动的区域及时填补进去，使其和材料融合在一起产生表层和次表层晶体颗粒细致化，避免其发生塑性变形，从而实现提高材料抗性强度和疲劳寿命的目的。
3.2激光冲击强化
激光冲击强化主要是利用激光高速冲击，高功率密度的短脉冲穿过材料表面透明分子约束层作用于其内部金属表面的能量吸收层上，吸收层通过吸收激光冲击所产生的能量而气化蒸发冲破约束层发生等离子体爆炸，爆炸所产生的强烈反应力在材料分子间形成强大的应力波，气压力要远远大于材料动态屈服强度，从而使材料分子间发生强烈的变化，外部的应力波迫使分子占据分子偏移其原有的运动轨迹想空隙靠拢，缩小分子间距离，降低材料整体粗糙度，使其表面更加光滑，提高了材料表面的硬度，增强了其抗性能力和疲劳寿命。
3.3滚压强化
滚压强化工艺主要是通过滚压工具对材料表面进行施压操作，通过强外力的作用迫使其分子间距离变短。
在常温条件下，滚压强化工艺利用材料表面塑性变形的特征，改变材料金属表层的组织结构、物理性质、机械性质、形状和尺寸，以此来达到实现增强其内部抗性强度的目的。滚压强化能够同时达到材料表面抛光和内部构造强化的目的，在多少情况下，该工艺可以替代进行材料表面的处理工作，如表面淬火，烙刻等，也可以进行精加工工序所要求的任务，如表面研磨，抛光等，滚压强化工艺在工艺应用中是一种非常实用且不需要太多设备支持的工艺技术，是一种无懈于精密强化的工艺方法，也是当前材料机械强化的应用的主要工艺之一。
结论
随着当前我国对于材料应用的广度重视，机械加工强化机理主要是对于材料的强化，通过对材料内部分子结构的改变来增强材料的属性，加工工艺技术是材料强化必不可少的手段，咋发展和研究新的工艺技术的同时，还要对传统的强化工艺进行改革和创新，将不同的工艺技术相互结合，共同分析，为机械强化和工艺技术研究做出贡献。
参考文献
[1]刘战强.机械加工强化机理与工艺技术研究进展[J].中国机械工程,2015-01-28.
[2]路有军.碳纳米颗粒改性碳化硅陶瓷基复合材料的制备及其性能研究[D].华南理工大学 ,2014-04-25.
[3]戴建东.油田射孔弹弹体粉末冶金材料制备及成形工艺研究[J].哈尔滨理工大学,2013-08-01.
[4]章明秋,容敏智,阮文红.非层状纳米无机粒子/热塑性聚合物复合材料制备方法研究进展[J]. 复合材料学报,2011-05-12.
论文作者:贾娜
论文发表刊物:《基层建设》2016年16期
论文发表时间:2016/11/11
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