高晶（精奇（天津）科技股份有限公司，天津300000）

0 引言

一直以来，金属材料都是至关重要的功能材料。进入二十世纪后期，社会生产力水平不断提高，对材料的标准要求也随之提高。同时，现代科技的卓越发展，使得材料种类多样化，且生产工艺日趋完善化与成熟化。为此，全面探究金属材料的应用与发展具有重要意义。

1 金属材料的种类与特性

1.1 金属材料的种类

金属材料具有光泽度高、导电性强、延展性良好等基本特征。尽管金属材料种类繁杂，但总体可归纳为如下两类：黑色金属和有色金属。与这两类金属材料相比，特种金属的应用领域较为特殊，也并不常见。

（1）黑色金属。黑色金属又称之为钢铁材料，如纯铁、纯钢、铸铁等。此类金属材料多应用于工业生产领域。（2）有色金属。有色金属是指除铁、锰、铬之外的其他金属及合金。按照金属材料的质地、稀缺性与交易价格等差异，可将其进一步细化为重金属、轻金属、贵金属、稀缺金属等。（3）特种金属。特种金属是指结构与功能较为特殊的金属，如有机高分子复合金属、纳米晶金属、非晶态金属等。

1.2 金属材料的特性

（1）硬度。硬度是各类金属材料的基本特性。由于金属材料的硬度较强，使得其被广泛应用到对材料硬度有特殊要求的行业领域。硬度既是金属材料自然属性特征，又是衡量金属材料性能的关键指标。具体来说，金属材料的硬度越强，耐磨性越好。

（2）塑性。塑性是指金属材料在受到外部荷载作用下，产生塑性形变，但不发生结构损害的能力。通常情况下，可以将断面收缩率与长度延展率作为衡量金属材料塑性的关键指标。具体来说，金属材料的断面收缩率与长度延展率越好，塑性能力越强。

（3）疲劳。金属材料往往会被加工制作成各种规格、各种形状的零构件。而金属材质零构件在投入使用过程中，又会受到一定的承载负荷力。尽管这种常规荷载力并不会超过金属材料本身的屈服强度，但随着荷载力的非规律性变化和使用时间的延长，也极易导致金属材料脆性断裂。而这也就是金属材料的疲劳状态显性特征。

2 金属材料的实践应用

2.1 金属材料在生活领域的实践应用

2.1.1 炊具制造与家电制造

在日常生活中，金属材质的炊具和家电随处可见。这些生活用具的功能不同，都具有耐高温、抗氧化、防腐蚀等基本特性。在这种情况下，金属材料完全替代了有机高分子合成塑料等材料。塑料在高温条件下，极易发生形变、熔化、燃烧等情况，而且塑料燃烧还会释放有毒害性气体，对人体健康构成危害。此外，塑料的自然降解速率极慢，会造成严重的生态环境污染。相较而言，不锈钢材料制作而成的炊具，有效解决了高温形变与潮湿生锈等问题。

2.1.2 以易拉罐为主的快速消费品包装

金属材料不仅具有耐高温、抗氧化与防腐蚀特性，还具有耐久性强、成本低廉、节能环保等优势。以易拉罐为例，多数易拉罐都是纯铝制或铝铁混合制成的。由于铝及铝合金的密度较大，使得易拉罐在正常保存条件下不会出现渗漏问题，而且密封隔绝性极强，能够有效预防饮品变质。此外，铝制易拉罐质地较为柔软，能够满足快速消费品的便捷性需求，还可回收利用，节能环保。

2.2 金属材料在工业生产领域的实践应用

2.2.1 航空航天领域的实践应用

当前，航空航天领域所应用的金属材料主要包括镁锂合金、铝合金与形态记忆合金三类。镁锂合金主要由镁、锂、锌等构成，具有重量轻、强度大、导热导电性能良好等基本特征。同时，镁锂合金的电磁屏蔽性能与减震性能良好。而这也是镁锂合金被广泛应用到航空航天领域的重要原因。

航空航天对产品结构性能与质量标准的要求较高，投资成本也偏高。以航天飞机为例，经粗略计算，其重量每增加1 千克，发射投资成本增加约10万元。如果能够减轻航天飞机的自体重量，就可以在很大程度上降低发射投资成本。当前，镁锂合金在航空航天领域的应用范围较为宽泛，如火箭舱的制造、飞机侧翼板的制造、飞行器防护罩的制造以及燃料箱的制造等。

一直以来，铝合金都是航空航天领域应用较为普遍的材料。随着航空航天技术的蓬勃发展，对铝合金性能与质量的标准要求也随之不断提高。与普通铝合金相比，铝锂合金的强度、密度与耐腐蚀性都更加突出。经过专业学者大量的理论探究与实践积累可知，向铝合金中加入适量的锂，不仅可以降低铝合金的密度，还会在很大程度上提升铝合金的弹性模量。以客机制造工程为例。采用铝锂合金代替铝合金，可以显著降低客机的自体重量，减轻助推器工作压力，节省燃料与飞行投资成本。此外，铝锂合金在军事装备制造中的应用，也可以有效缩短战机的起飞滑跑距离，提升续航力。

形状记忆合金在航空航天领域的应用。形状记忆合金是一种极其特殊的金属材料，不需借助任何外力作用，单纯改变环境温度，即可使其产生规则的形变。这也使得其能够充分满足航空航天领域对材料的基本需求。以人造卫星为例，在发射人造卫星前，将抛物面天线折叠装进卫星体内，火箭升空将人造卫星送到既定轨道。此时，仅需改变温度条件，就可保证人造卫星天线逐步恢复原有的抛物线形状。

2.2.2 汽车制造领域的实践应用

当前，人们对汽车的实用性能与安全性能的要求越来越高。在这种情况下，铝镁合金被广泛应用于汽车零配件加工制造与汽车制造中。与传统金属材料相比，铝镁合金最大的优势就是质地轻盈。以同款车型为例，铝镁合金车身比传统钢制车身轻40%以上。镁具有极高的强度与刚度，可以进一步优化机动车的减震性能，保证驾驶安全。当前，铝镁合金材料被广泛应用到汽车机身制造、方向盘制造与发动机制造中。

2.3 医疗卫生领域的实践应用

金属材料在医疗卫生领域的应用主要包括医疗器械与人体医疗两方面。其中，医疗器械是指医疗设备，如胸透仪、放射仪等。人体医疗是指生理机能损伤的辅助材料，以及生理性能改造材料等，如骨折钢板、人造关节、假牙等。

3 新金属材料发展趋势分析

新金属材料是材料工业发展的重要表现，新金属材料的发展与新型工业的发展有着千丝万缕的联系。除新兴产业外，新兴材料对传统制造业技术的革新与节能减排指标的全面落实也起到了十分积极的作用。新型金属材料是一种先进的技术，在发展中发挥着不可忽视的作用，具有较大的发展潜力。新金属材料的发展趋势较为明显。首先，新金属材料的质量更轻，强度更大，该特点全面满足了航空航天行业发展的基本要求。

其次是高温金属材料，现代工业发展过程中，材料的使用温度要求更为严格，新金属材料在高温环境下依然具备良好的性能。

最后是耐腐蚀性和耐疲劳性较强，其能够抵御大气腐蚀、烟雾腐蚀和振动疲劳等作用。

此外，利用先进技术开发新型金属材料已经成为促进新型金属材料创新优化的主要方式。新型金属材料开发和应用的过程中，诸多行业也会随之发生较大的变动，汽车减震材料就是其中的典型代表。该材料具有减弱或消除振动的功能，有效减少了噪声污染，从根源上杜绝了噪声干扰问题。

4 结语

现阶段，各行各业的市场竞争日趋白热化，相关企业要想在激烈的市场竞争中占据一席之地，就必须不断提升生产能力与管理能力。在金属材料生产过程中，要全面且客观分析材料属性特征，并且不断优化材料结构，完善材料性能，推动企业的快速稳定发展。我们坚信在广大科研工作者一丝不苟、坚持不懈的努力下，金属行业必定会取得实质性的突破，并为国家经济发展奠定坚实基础。