航空材料 复习资料[图表记录]

1、2.作为航空材料纯铝有那些优点？有什么缺点？怎样克服？优点：铝具有面心立方晶格，塑性较高，可以承受各种冷、热压力加工。铝的密度较小，大约是钢的1/3,。铝具有良好的导电性及导热性。铝在大气中具有良好的抗蚀性。缺点：铝的纯度对其使用性能和工艺性能均有显著影响，杂质的存在使铝的塑性急剧下降，抗蚀性降低。克服：为提高铝的强度、硬度，使其能作为受力的结构件，在铝中加入一定的合金元素使之合金化，得到一系列性能各异的铝合金。3.什么是时效强化？以铝铜合金为例说明强化过程。 时效强化是指在固溶了合金元素以后，在常温或加温的条件下，使在高温固溶的合金元素以某种形式析出（金属间化合物之类），形成弥散分布的硬质质

2、点，对位错切过造成阻力，使强度增加，韧性降低。Cu在铝中固溶度在高温时较大，而在室温时Cu在铝中固溶度较小。因此，较多的Cu在高温时会固溶在Al中，在500约有4%的Cu可固溶在Al中。如将此含4%的合金冷却到室温，绝大部分Cu会以GP区和过渡相等形式析出，而GP区和过渡相都会阻碍位错运动，所以合金的强度在时效过程中有明显的提高。4.什么是自然时效？什么是人工时效？什么是过时效？淬火后的铝合金，在室温停留或加热保温后，其强度、硬度升高的现象，称为铝合金的时效。在室温自发强化的过程称为自然时效，加热后强化的过程称为人工时效。通常将时效温度过高，或在一定温度下时效时间过长而不获得最高强度、硬度的时

3、效，称为过时效。7.铝合金按加工方法可分为哪几类？铝合金按加工方法可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。变形铝合金又分为不能热处理强化的和能热处理强化的两类。8.可热处理强化的铝合金和不可热处理强化的铝合金是按什么进行分类的？合金能随温度变化有溶解度的变化的属于能热处理强化的铝合金；当温度变化时，没有溶解度的变化，属于不能热处理强化的铝合金。有的铝合金虽也有成分随温度变化的固溶度曲线，但时效强化效果微弱，因此这类合金仍属于不能热处理强化的铝合金。13.航空应用最多的变形铝合金是哪两类？分别属于什么合金系？各有什么性能特点？B777客机分别使用了这两种合金中的哪种改型？航空应用最多的变形铝合金是防

4、锈铝和硬铝。防锈铝属于不能热处理强化的变形铝合金，硬铝属于可以热处理强化的变形铝合金。防锈铝具有很高的抗蚀性，还具有良好的塑性和焊接性；硬铝强度和耐热性能均好,但耐蚀性不如防锈铝，有良好的机械性能、强度大便于加工，而且密度小，可作轻型结构材料。硬铝2524和7055-T77已成功地用于B777客机。14.我国铸造铝合金的牌号、代号。铝硅合金的合金代号（牌号）：ZL101（ZAlSi7Mg），ZL102（ZAlSi12），ZL105（ZAlSi5CulMg）ZL108（ZAlSi12Cu2Mg1）铝铜合金的合金代号（牌号）：ZL201（ZAlCu5Mn），ZL202（ZAlCu10）铝镁合金的合

5、金代号（牌号）：ZL301（ZAlMg10）铝锌合金的合金代号（牌号）：ZL401（ZAlZn11Si7）17.钛合金有哪些突出优点？、比强度高。工业纯钛强度达350700MPa，钛合金强度可达1200MPa，和调质结构钢相近，且钛合金的密度比钢低得多。、热强度高。钛的熔点高，再结晶温度也高，因而钛及其合金具有较高的热强度，目前钛合金使用温度可达500，并向600的温度发展。抗蚀性高。钛表面能形成一层致密、牢固的由氧化物和氮化物组成的保护膜，因此具有很好的抗蚀性能。18.哪种材料被称为“空中金属”？-钛20.钛合金的分类及牌号？主要的性能特点？钛合金：TA1、TA5、TA6、TA7、TA8。特

6、点：不能进行热处理强化，只能进行退火处理，室温强度不高，这类合金的组织稳定，且含稳定的相，并含铝、锡较多，故耐热性高于合金化程度相同的其它钛合金。型钛合金在室温下为六方晶格，压力加工性较差，多采用热压加工成形。钛合金：TB2。特点：可用热处理强化故室温强度较高，淬火时效后组织不够稳定，含铝、锡较少，故耐热性不高。在室温、高温均为体心立方晶格，因而压力加工性能好。+钛合金：TC1、TC2、TC4、TC6、TC8、TC9、TC10。特点：兼有型及型两类钛合金的优点。化学成分看，既有稳定元素，又含有稳定元素；从组织机构看，包含及两种固溶体；从热处理方法看，既可以在退火状态下使用又可在淬火、时效状态下

7、使用；从力学性能看，既有较高的室温强度，又有较高的高温强度，而且塑性也较好。21.“骏马”合金指谁？这个称号如何得来？指钛合金。近几十年来钛合金一直是航空发动机压气机的主体材料，它像骏马那样为飞机带来十足的动力，于是长期以来在发动机中用得最多和立下汗马功劳的Ti-6Al-4V钛合金被人们誉为骏马”合金。23.镁合金的性能特点（1）比强度高：镁合金强度虽比铝合金低，但由于密度小，所以其比强度比铝合金高。（2）减震性好：镁合金弹性模量小，当受外力作用时弹性变形功较大，吸收能量较多，所以能承受较大的冲击振动载荷。（3）切削加工性能好：镁合金具有优良的切削加工性能，可以采用高速切削，也易于进行研磨和抛

8、光。（4）抗蚀性差：使用时要采取防护措施，如氧化处理、涂漆保护等，与高电位零件接触时要采取绝缘措施。25.什么是超高强度钢？超高强度钢的分类？一般将最低屈服强度超过1380MPa的结构钢称为超高强度钢。按合金元素含量分为三大类：低合金超高强度钢（合金元素含量10%）27.高温结构材料服役的特点和选择材料的出发点是什么？高温结构材料服役的特点：高的抗氧化能力，即高的热稳定性 足够的热强性，即在更高的温度下具有抗蠕变和断裂的能力 满意的塑性和韧性 更高的热疲劳性能，对能引起热应力的热交换的敏感性要低 足够高的地循环疲劳强度 良好的抗腐蚀能力高的导热性和低的热膨胀系数 良好的工艺性能和焊接性能、锻造

9、性能、铸造性能。选择材料的出发点：可承受的最高温度；高温比强度与比寿命；高温抗氧化能力；韧性；导热性；加工性。29.英、美、俄典型的高温钛合金的牌号？英：IMI 550、IMI 679、IMI 685、IMI 829、IMI 834美：Ti-64、Ti-6246、Ti-6242、Ti-6242S、Ti-1100俄：BT3-1、BT8、BT9、BT18、BT18Y、BT25、BT25Y、BT3633.高温合金的定义、基本要求。高温合金：在600-1200高温下能承受一定应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金。基本要求：（1）具有较高的热稳定性，即在高温下具有高的抗腐蚀能力。（2）具有高的热强度，即在

10、高温下具有高的抵抗塑性变形和断裂的能力。（3）具有良好的工艺性能，即在冶炼、铸造、热压、冷压、焊接和切削加工等方面，要有满意的工艺性。34. 什么是蠕变强度？持久强度？蠕变强度：表明金属在高温和应力作用下，抵抗缓慢塑性变形的能力。持久强度：表明金属在高温和应力作用下，抵抗断裂的能力。35. 提高高温合金耐热性的途径？（1）用熔点较高的金属作为高温合金的基体。（2）对基体金属进行合金化。强化基体，提高再结晶温度；加入合金元素，适当热处理后，可以使基体析出细小而稳定性很高的碳化物或金属间化合物，阻碍位错运动，阻碍蠕变发展，起到时效强化作用；加入合金元素强化晶界，增加晶粒间的结合力。（3）利用铸造组

11、织。（4）热处理。适当热处理，得到恰当的组织，提高耐热性。36.镍基高温合金关键的强化作用来自什么？其组成是怎样的？其强化作用产生的原因？关键的强化作用来自有序面心立方金属间化合物相Ni3(Al、Ti)。此为高温合金中的主要强化相，是Cu3Au型面心立方有序结构，铝原子位于角上，镍原子位于中心。有效强化作用主要在于：它们在基体中的固溶度随温度的改变有显著变化，经恰当的热处理后，可以大量析出。以均匀的高度弥散状态析出，且与晶体共格。具有一定塑性，该相在高温下硬度降低很少。具有较高的高温稳定性，在高温长时作用下，粗化和凝聚现象较小。38.铸造高温合金从60年代至今经历了哪三个过程？ 铸造高温合金从

12、60年代至今经历了等轴晶、定向柱晶到单晶的三个发展阶段。39.单晶高温合金的两个特征是什么？第一代、第二代和第三代单晶高温合金的典型代表各是什么？两个特征：（1）无晶界，因而不需要加入晶界强化元素B、C、Zr等；（2）Mo、Ta、W、Cr等难熔元素含量增加，因而高温性能提高，抗高温氧化和腐蚀性能明显改善。第一代以PWAl480为代表，第二代以PWAl484为代表，第三代以ReneN6和CMSX-10为代表。42.金属间化合物与合金的区别是什么？金属间化合物与合金的区别在于它是一种有序晶体结构。43. 金属间化合物中最令人瞩目的是钛、镍、铁等金属与哪种金属的化合物？原因是什么？金属间化合物中最令

13、人瞩目的是钛、镍、铁等金属与铝的化合物，其原因是：具有更高的熔点、高温强度、抗氧化、抗腐蚀和比较低的密度，而断裂延伸率显著降低。49. 什么是均聚物？什么是共聚物？共聚物：由两种或两种以上结构重复单元构成的聚合物。 均聚物：由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。52.什么是皮革态？在结晶态高聚物中通常包括晶区和非晶区两部分，非晶区相当于无定形高聚物，存在三种力学状态：玻璃态、高弹态和黏流态，晶区则有固定熔点Tm，温度低于Tm时为硬结晶态，温度高于Tm时晶区熔融称为粘流态。这样，在TgTm之间的温度非晶区处于高弹态，而晶区仍保持硬结晶态，两者复合组成既韧又硬的“皮革态”。53.什么是橡胶的老化？

14、如何防止？橡胶及其制品在加工、储存及使用过程中会出现变色、发粘、发脆、变硬及龟裂等现象，从而失去原有的性能，直到失去使用价值，这种现象叫做橡胶的老化。通常采用以下防止措施：（1）选用耐老化的橡胶。如丁醛橡胶、乙丙橡胶等。（2）在橡胶中加入防老剂。有许多种防老剂以供不同使用条件下的橡胶使用，如抗氧化剂、防霉剂等。（3）选用合适的其他配合剂。如选用不会促进氧化作用的补偿剂和挥发性小、分子量大、粘度高的软化剂。（4）在橡胶原料中加入适当的蜡类物质或在制品表面涂以涂料，可以减少表面老化。另外，正确掌握硫化工艺和防止橡胶制品不受暴晒，也可以防止老化。58.人造金刚石的制备人造金刚石以石墨为原料，以Fe、

15、Co、Ni等金属为触煤，并至1500左右的高温及60kPa的压力作用下，可使石墨变为金刚石。59.所有复合材料均由三种基本的物理相组成，哪三个？基体相、界面相、增强相60.什么是同质复合材料和异质复合材料？同质复合材料：增强材料和基体材料属于同种物质的复合材料异质复合材料：增强材料和基体材料属于同种物质的复合材料61.复合材料有哪三个共同特点？两种或两种以上的材料组成：有明显的界面；复合后发挥材料原有的特性63.比较聚合物基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料在使用温度、硬度、耐老化性能、导热性、耐化学腐蚀、成本等方面的性能差别？使用温度：树脂基复合材料的使用温度一般为60250；金属基复

16、合材料为400600；陶瓷基复合材料为10001500。硬度：复合材料的硬度主要取决于基体材料性能，一般陶瓷基复合材料硬度大于金属基复合材料，金属基复合材料硬度大于树脂基复合材料。耐老化性能：取决于基体材料性能和与增强材料的界面粘接。一般来讲耐老化性能的优劣次序为：陶瓷基复合材料金属基复合材料树脂基复合材料。树脂基复合材料的耐老化性能可以通过改进树脂配方、增加表面防护层等方法来提高和改善。成本：陶瓷基复合材料金属基复合材料树脂基复合材料耐化学蚀性：一般陶瓷基复合材料和树脂基复合材料的耐化学腐蚀性能比金属基复合材料优越，树脂基复合材料对不同的树脂基体及增强纤维其耐化学腐蚀性能也不同。导热性：金属

17、基复合材料5065W/（mk）陶瓷基复合材料0.73.5 W/（mk）树脂基复合材料0.350.45 W/（mk）。64.复合材料的三个结构层次和三个设计层次？结构层次：一次结构：由基体相和增强相材料复合而成的单层材料，其力学性能决定于组分材料的力学性能和相几何界面区的性能；二次结构：有单层材料复合而成的复合体，其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何：三次结构：工程结构或产品结构，其力学性能决定于复合体的力学性能和结构几何。设计层次：单层材料的设计：单层材料设计包括正确选择增强材料、基体材料及配比，该层次决定单层板的性能；铺层设计：铺层设计包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排，该层次决定

18、曾复合板的性能；结构设计：结构设计目的是确定产品结构形状和尺寸。66.金属基复合材料的选材原则是什么？高强度、高模量；耐热性好；价格低；相容性好，膨胀系数相近，高温惰性68.聚合物作为复合材料基体主要起什么作用？对聚合物基体的选择应遵循什么原则？聚合物作基体作用：把增强纤维粘在一起；分配增强纤维间的载荷；保护增强纤维不受环境影响。聚合物基体选材原则：强度，刚度等力学性能作基体考虑相容性、环境适宜性、工艺性。69.什么是不饱和聚酯树脂？主要用于什么复合材料的基体？不饱和聚酯树脂是：在聚酯化缩聚反应后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液为不饱和聚酯树脂。主要用于玻璃纤维复

19、合材料的基体。70.什么是环氧树脂环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，个别除外，一般分子质量都不高，通过其环氧基与多种固化剂发生交联反应而形成体形结构的高聚物。是开发最早应用最广的高性能树脂基体。既有优良的工艺性和与增强纤维的粘结性，固话树脂具有高的强度和模量。此外还具有品种多、适应面广和价格低的特点。71.什么是增强材料？按其形态分为三类分别是什么增强材料亦称增强相，是复合材料中主要用来承受载荷的相。增强材料按形态分为纤维增强材料、颗粒增强及层叠增强材料。72.芳纶纤维的性能特点芳纶纤维有超高强度比、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，有良好的绝缘性和抗老化性能

20、，具有很长的生命周期。74.什么是E玻纤？A玻纤？S玻纤玻璃纤维是由二氧化硅和铝、钙、硼等元素的氧化物及少量加工助剂氧化钠和氧化钾等原料经熔炼成玻璃球后在坩埚内将玻璃球熔融拉丝而成。由于原材料纯度和组成配比的不同可制得不同性能的玻璃纤维。玻璃纤维中强度最高的是高强S纤维，是一种特制的抗拉强度极高的硅酸铝-镁玻璃纤维。碱金属氧化物含量低于2%的是无碱E纤维，是一种硼硅酸盐玻璃纤维。A级为碱性玻璃纤维，也称高碱玻璃纤维，是一种典型的钠硅酸盐玻璃纤维。75.玻璃纤维高强的原因许多专家学者对玻璃纤维高强的原因，提出了各种不同假说。（1）微裂纹假说：玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产

21、生的机会减少。此外，玻璃纤维的断面较小，随着表面积的减小，使微裂纹存在的几率也减少，从而使纤维强度增高。（）分子取向假说：分子取向假说认为，在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引力作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维的强度。78.什么是晶须？晶须高强的原因用不同的方法使金属、金属的氧化物、金属的氮化物、非金属的碳化物和氮化物自由长大成纤维状的单晶体即晶须。晶须特性是不存在晶体缺陷所以强度很高，接近原子结合力的理论强度值。79.什么是颗粒增强体？简述其三种增韧机制。颗粒增强体：用以改善复合材料的力学性能，提高断裂功、耐磨性、硬度，增进耐蚀性的颗粒状材料。颗粒增强复合材料由微小粒状

22、金属粉或陶瓷等物质和基体构成。1). 依靠颗粒相变、应力诱导等因素，产生微裂纹消耗能量，从而提高复合材料的韧性。2). 依靠第二相粒子钉扎位错，使位错运动受阻。3). 第二相粒子是裂纹扩展路径发生改变，如偏转、弯曲、分叉等，产生增韧效果4).具有较好塑性的第二相通过变形在裂缝上“架桥”，阻止裂缝增长，即桥联增韧机制80.复合材料中颗粒和纤维的选材原则（1）纤维复合材料的选材原则：纤维增强相是材料的主要承载体，纤维相应有高的强度和模量，并要高于基体材料。基体相起粘结剂的作用，所以应该对纤维相有润湿性，基体相还应有一定的塑性和韧性。纤维相与基体之间结合强度应适当高，过小会使沿纤维和基体间产生裂纹，过高会使复合材料失去韧性。基体与增强相的热膨胀系数不能相差过大，以免在热膨胀冷缩过程中自动削弱相互间的结合强度。纤维相必须有合理的含量、尺寸和分布。纤维和基体间不能发生有害的化学反应以免引起纤维相性能降低。（2）颗粒复合材料的选材原则：颗粒相应高度均匀地分布在基