机械工程材料概述
机械工程材料的合理选择直接影响产品性能、寿命与成本，现代工程实践中主要涉及金属、非金属和复合材料三大体系，其性能特征与选型逻辑具有显著差异。
金属材料以晶体结构为基础，通过合金化实现性能调控。结构钢（如Q345）在强度与韧性间取得平衡，广泛用于机械框架；工具钢（如Cr12MoV）通过高碳含量与合金元素实现超硬耐磨，适用于模具刀具；铝合金（如6061-T6）凭借低密度与耐蚀性成为轻量化首选，在航空航天领域应用广泛。金属材料的核心优势在于其优异的力学承载能力、成熟的加工体系以及可回收特性，但耐腐蚀性不足常需表面处理弥补。
非金属材料突破传统力学局限，开辟特殊功能场景。工程塑料（如PEEK）以低摩擦系数与自润滑特性胜任齿轮轴承，其注塑成型工艺大幅降低复杂零件成本；陶瓷材料（如氧化锆）凭借超高硬度与耐高温性能（＞1600℃）占据切削刀具与热障涂层领域；橡胶弹性体通过分子链交联实现能量吸收，在减震密封环节不可替代。这类材料在耐化学腐蚀、绝缘隔热等方面表现突出，但脆性大、热膨胀系数高等缺陷制约其应用范围。
复合材料通过多相协同效应实现性能跃升。碳纤维增强环氧树脂（CFRP）的比强度达钢的5倍，成为高端装备减重核心材料；金属基复合材料（如SiC/Al）在保持金属导热性的同时提升耐磨性；陶瓷基复合材料突破单体脆性，应用于航空发动机热端部件。这类材料的可设计性赋予工程师更大自由度，但层间剥离风险与高昂成本限制其普及。
