工程材料的基本选择原则

合理地选择和使用材料是一项十分重要的工作，设计工程师应该了解材料的机械性能、结构和相关的加工工艺以及应用环境对材料的影响、材料的成本等问题，以便为设计过程中材料的合理选择提供帮助。随着世界科技水平的进步，工程部件所具有和承担的功能越来越多，并且其结构复杂，因此设计选材所涉及问题的复杂程度提高，材料选择所应考虑的综合因素也相应增多。例如，飞机机身框架和蒙皮在设计选材时，选择的材料除了强度性能必须满足要求以外（通常以Rm、RP0.2指标作为设计依据），还必须具有足够的刚性来防止飞机在服役过程中发生塑性变形和疲劳断裂，以及具有抗腐蚀能力等。同时，飞机材料的选择还应考虑材料的重量、生产加工的工艺性能和生产成本、材料自身的成本等。可满足飞机结构件机械性能要求的材料有很多，如铝合金、钢、钛合金、镁合金、碳纤维增强复合材料等，从刚性、强度、耐腐蚀、易加工等方面考虑，碳纤维增强复合材料为最佳选择，但其加工成本高，如果考虑成本，则该材料不是最好选择；其他金属材料，如果成本为主要考虑问题，则钢为最好的选择，但飞机结构件还应考虑性能和重量比，在成本、性能、重量中寻找平衡点，所以铝合金为最佳材料选择；钛合金、镁合金由于比铝合金和钢的成本高，同时也比钢的比重低，但不如铝合金优势明显。

选择材料不仅要考虑材料的性能是否能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且还要求材料具有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高机械零件的生产率，降低成本等。材料的成本主要从以下几个方面考虑：

①在满足使用要求的条件下尽量采用廉价的材料；

②考虑市场的供应情况，尽量就地取材，降低材料的运输费用；

③节约稀有材料和较贵重的金属；

④材料加工成本应低，通常有色金属的加工性能好于普通碳钢，而普通碳钢的加工性能好于合金钢。

但在选材时也不能片面强调材料费用及制造成本，还须对材料的使用寿命予以重视。总的来说，选材步骤应包括下列程序：(www.xing528.com)

①分析零件的工作条件及其失效形式，根据具体情况或客户要求确定零件的性能要求（包括使用性能和工艺性能）和最关键的性能指标。一般主要考虑力学性能，必要时还应考虑物理、化学性能；

②查阅材料手册，了解材料在适当工艺条件下所能达到的性能指标，从而进行筛选；

③对同类产品的选材情况进行调研；

④结合材料的经济性、加工性、使用性能等初步确定材料；

⑤初步选择关键性零件进行试制；

⑥鉴定定型。