航空材料概论_第1章_绪论

航空材料概论参考书目1 . 材料世界的天之骄子 航空材料 ，清华大学出版社 /暨南大学出版社，曹春晓，郝应其 编著2 . 航空航天材料 ，国防工业出版社，李成功，傅恒志，于翘等 编著3 . 航空材料学 ，哈尔滨工程大学出版社， 张耀良 ， 韩广才4. 航空材料学 ，上海科学技术出版社，北京航空材料研究所主要内容第一章 绪论1.1 航空材料的特殊性1.2 航空材料分类1.3 航空材料的演变1.4 航空发动机用材的演变第二章 轻合金及超高强度钢2.1 引言2.2 铝及铝合金2.3 钛及钛合金2.4 镁及镁合金2.5 超高强度钢重点：铝合金、钛合金、镁合金以及超高强度钢的特点应用 第三章 高温合金3.1 引言3.2 高温合金基本性能概述3.3 常用耐热钢及其热处理3.4 镍基高温合金3.5 高温钛合金和金属间化合物3.6 高温合金在航空航天中的应用重点：航空高温结构部件的工作特点及对材料的要求 第四章 先进聚合物基复合材料4.1 引言4.2 复合材料增强体材料4.3 复合材料聚合物基体材料 4.4 聚合物基复合材料制件的基本成型方法4.5 功能聚合物基复合材料重点：了解复合材料增强体材料、聚合物基体材料的种类及特点，了解聚合物基复合材料制件的基本成型方法，了解一些功能聚合物基复合材料第五章 先进金属基及无机非金属基复合材料5.1 引言5.2 先进金属基复合材料5.3 先进金属间化合物基复合材料5.4 先进陶瓷基复合材料5.5 先进 C/C复合材料 重点：掌握先进的金属基复合材料、金属间化合物基复合材料、陶瓷基复合材料以及 C/C复合材料的性能特征以及它们在航空领域的应用 第六章 高分子材料6.1 塑料6.2 合成纤维6.3 橡胶及密封剂6.4 透明材料6.5 胶黏剂6.6 涂料重点：掌握塑料、合成纤维、合成橡胶的特性以及它们在航空领域的应用 第七章 先进功能材料7.1 引言7.2 微电子材料7.3 光电子材料7.4 信息显示、存储与传输材料7.5 功能陶瓷与敏感材料7.6 隐身材料7.7 智能结构材料重点：先进功能材料的特点以及在航空领域的应用第八章 航空新材料8.1 超塑性合金8.2 快凝颗粒合金8.3 非晶态金属8.4 纳米材料8.5 空心微球8.6 超细纤维第一章 航空材料概述1.1 航空材料的特殊性一、几个概念航空 :地球大气层以内的航行活动。航空材料：泛指用于制造航空飞行器的材料。一架军用飞机包括机体、发动机、机载电子和火力控制四大部分一架民用客机包括机体、发动机、机载电子和机舱四大部分v可以说，航空材料涵盖了当前材料科技领域中最先进的科技成果，从飞机的心脏 -发动机，到飞机的结构，甚至一个细小的环节都与现代材料高科技紧密相关。机体材料和发动机材料是航空材料中最重要的结构材料 ，而电子信息材料是航空机载装置中最重要的功能性材料，但它一般不直接算作航空材料。出于航空飞行及其安全性的考虑，航空结构材料的特点是轻质、高强、高可靠。飞行器作为一个整体，还用到少量非结构性材料，如阻尼、减振、降噪、密封材料等。 但是在现代航空工业技术中， 功能材料用于制造各种传感器、换能器和信息处理器 ，已成为航空器制导、测控、电子、电气、通信、武器火控系统以及生命保障系统中不可缺少的重要材料，是现代航空技术先进性的决定因素之一。微电子器件材料、光电子器件材料、传感器敏感元件材料、信息材料和智能结构材料等关键功能材料是发展的重点，将对未来的航空工业与其他国防工业及国民经济产生极其重要的作用。二、航空材料的特殊性v 航空材料是航空工业主要基础。v 航空材料与航空技术的关系极为密切，航空航天材料在航空产品发展中具有极其重要的地位和作用： 航空材料既是研制生产航空产品的物质保障，又是推动航空产品更新换代的技术基础。1、航空产品特殊的工作环境对航空材料的性能要求集中表现在 “ 轻质高强、高温耐蚀 ”。v 所谓 “ 轻质高强 ” 是指，要求材料的 比强度高 ，即要求材料不但强度（静强度高、能承受大过载、疲劳强度高）高而且密度小。航空工业有一句口号叫做 “ 为每一克减重而奋斗 ” ，反映了减重对于航空产品的重大经济意义（见表 1.1）。而且材料减重对飞机减重的贡献也越来越大，所以轻质高强是航空材料必须满足的首要性能要求。v “高温耐蚀 ”的 “高温 ”是指航空材料要能耐受较高的工作温度。对机身材料，气动力加热效应使表面温度升高，需要结构材料具有好的高温强度；对发动机材料，要求涡轮盘和涡轮叶片材料要有好的高温强度和耐高温腐蚀性能。v “耐蚀 ”是指航空材料要有优良的抗腐蚀，特别是抗应力腐蚀、腐蚀疲劳的能力。v 当然，除以上性能外，对某些材料还要求有其他方面的性能，如： 非金属材料要具有良好的耐老化性能和耐气候性能；透明材料要具有良好的光学性能；电工材料具有良好的电学性能；以及防火安全性能 等等。 2、航空产品的高可靠性、多样性对航空材料提出了更高的质量要求。v 航空器是技术密集、高集成度的复杂产品，只有采用质地优良的航空材料才能制造出安全可靠、性能优良的飞机、发动机。v 航空产品的多样性和小批量生产，导致了航空材料研制和生产上的多品种、多规格、小批量、技术质量要求高等特点。3、航空产品降低成本的需求导致要发展低成本航空材料。v 新型号的先进飞机价格不断攀升，各航空技术领先的国家和地区都先后对航空产品提出了 “买得起”的要求。而材料在航空产品的成本和价格构成中占有相当份额，所以科学地选材和努力发展低成本材料技术是航空材料发展的重要方向。二、航空材料性能特点 高的比强度和比刚度 优良的耐高低温性能 耐老化和耐腐蚀 适应空间环境 寿命和安全三、 航空材料的发展方向(1) 高性能。 要求质轻、高强、高模、高韧、抗疲劳、抗振动、耐高温、耐低温、抗氧化、耐腐蚀。(2) 高功能、多功能 。用于雷达火控和隐身结构的材料要求有高功能的光、电、热、磁特性 ;承载和功能一体化以及多功能化。(3) 复合化 。采用树脂基、金属基（以铝、钛及金属间化合物）、陶瓷基 (SiC 或 C 纤维增强的 SiC 和 Si3N4 基 )、 C/ C 复合材料。(4) 智能化 。采用智能材料和结构 ,能实现自诊断、自适应、自修复和寿命预测。(5) 低成本 。包括原材料、制备和加工、检验、评价以及维修方面的低成本。(6) 环境相容性 。要求低 /无污染 ,有良好的可回收性。1.2 航空材料的分类航空材料有不同的分类方式：一、按 成份 可分为四大类 ：v 金属材料 ：铝合金、镁合金、钛合金、钢、高温合金、粉末冶金合金等。v 无机非金属材料 ：玻璃、陶瓷等。v 高分子材料 ：透明材料、胶粘剂、橡胶及密封剂、涂料、工程塑料等。v 先进复合材料 ：聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料、碳 /碳复合材料等。二、 按 使用功能 可分为两大类 ：v结构材料v功能材料1.3 航空材料的演变一、飞机结构材料的演变（ 5个阶段）v 第一阶段： 1903-1919， 木、布结构 . 图 1.1 飞行者一号（复制品）v 第二阶段： 1920-1949， 铝、钢结构 .（ a） Me