航空航天材料與工程培訓(xùn)資料

航空航天材料與工程培訓(xùn)資料2024-01-20匯報人：XXcontents目錄航空航天材料概述航空航天金屬材料航空航天非金屬材料航空航天材料制備工藝航空航天材料性能評價航空航天材料應(yīng)用案例CHAPTER航空航天材料概述01材料分類與特點包括陶瓷、塑料、橡膠等，具有耐高溫、絕緣、耐腐蝕等特性，在航空航天器中用于制造發(fā)動機(jī)部件、密封件等。非金屬材料包括鋁合金、鈦合金、鋼鐵等，具有高強(qiáng)度、耐腐蝕、高溫性能等特點，廣泛應(yīng)用于航空航天器的結(jié)構(gòu)部件。金屬材料由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組成，具有比單一材料更優(yōu)異的性能，如碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料等，用于制造輕質(zhì)、高強(qiáng)度的航空航天器部件。復(fù)合材料第一階段（20世紀(jì)50年代前）以木材、布質(zhì)等天然材料為主，輔以少量金屬材料，制造簡單的飛行器。第二階段（20世紀(jì)50年代至70年代）隨著航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展，金屬材料開始大量應(yīng)用于航空航天器制造，如鋁合金、鈦合金等。第三階段（20世紀(jì)80年代至今）復(fù)合材料逐漸成為航空航天器制造的主導(dǎo)材料，同時非金屬材料的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。航空航天材料發(fā)展歷程未來發(fā)展趨勢新型材料的研發(fā)隨著科技的進(jìn)步，未來將有更多新型航空航天材料問世，如納米材料、生物材料等。材料性能的提升通過改進(jìn)材料的制備工藝和優(yōu)化材料的組成，提高現(xiàn)有航空航天材料的性能，如提高復(fù)合材料的韌性、降低金屬材料的密度等。環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展未來航空航天材料的發(fā)展將更加注重環(huán)保和可持續(xù)性，如開發(fā)可降解的復(fù)合材料、利用可再生資源制造航空航天材料等。多功能化和智能化未來航空航天材料將實現(xiàn)多功能化和智能化發(fā)展，如具有自修復(fù)功能的復(fù)合材料、能夠感知環(huán)境變化的智能材料等。CHAPTER航空航天金屬材料02鋁合金具有密度低、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點，在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。鋁合金可分為鑄造鋁合金、變形鋁合金等，不同種類的鋁合金具有不同的力學(xué)性能和加工性能。鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等結(jié)構(gòu)件，以及發(fā)動機(jī)零部件等。鋁合金123鈦合金具有密度低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、高溫性能好等優(yōu)點，適用于航空航天領(lǐng)域。鈦合金可分為α型、α+β型和β型等，不同種類的鈦合金具有不同的力學(xué)性能和加工性能。鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼等結(jié)構(gòu)件，以及發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片、渦輪盤等高溫部件。鈦合金鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度高、阻尼性能好等優(yōu)點，在航空航天領(lǐng)域得到一定應(yīng)用。鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金，不同種類的鎂合金具有不同的力學(xué)性能和加工性能。鎂合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括飛機(jī)座椅、儀表盤等非承力結(jié)構(gòu)件，以及導(dǎo)彈尾翼等部件。鎂合金鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、抗氧化性能和耐腐蝕性能，適用于航空航天領(lǐng)域的高溫部件。鎳基高溫合金可通過調(diào)整合金元素含量和熱處理工藝等方法優(yōu)化其性能，滿足不同部件的使用要求。鎳基高溫合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括發(fā)動機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、燃燒室等高溫部件。鎳基高溫合金CHAPTER航空航天非金屬材料0303制造工藝包括手糊成型、噴射成型、模壓成型等，適用于復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)件的制造。01聚合物基體包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚醚醚酮等，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐化學(xué)腐蝕性。02增強(qiáng)材料如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等，可顯著提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛度。聚合物基復(fù)合材料陶瓷基體如氧化鋁、氮化硅、碳化硅等，具有高硬度、高熔點、耐磨損等特點。增強(qiáng)材料通過添加顆粒、晶須、纖維等增強(qiáng)材料，提高陶瓷的韌性和抗沖擊性。制造工藝包括粉末冶金、熱壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)等，可制備出高性能的陶瓷基復(fù)合材料。陶瓷基復(fù)合材料碳/碳復(fù)合材料由碳纖維或石墨纖維增強(qiáng)碳基體構(gòu)成，具有低密度、高比強(qiáng)度、高比模量等優(yōu)點。制造工藝包括化學(xué)氣相沉積、液相浸漬、熱壓成型等，可制備出具有優(yōu)異力學(xué)性能和耐高溫性能的碳/碳復(fù)合材料。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的熱結(jié)構(gòu)件、剎車盤、導(dǎo)彈鼻錐等部件。碳基體CHAPTER航空航天材料制備工藝04鑄造工藝熔模鑄造采用易熔材料制成模型，表面涂覆多層耐火涂料，經(jīng)干燥、硬化后形成型殼，再將模型熔化排出，獲得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方法。金屬型鑄造利用金屬鑄型進(jìn)行鑄造的方法，具有精度高、鑄件質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。壓力鑄造將熔融或半熔融的金屬以高速壓射入金屬鑄型內(nèi)，并在壓力下結(jié)晶的鑄造方法。鍛造工藝模鍛將加熱后的金屬坯料放入固定在模鍛設(shè)備上的鍛模內(nèi)，通過設(shè)備施加壓力或沖擊力，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法。自由鍛造利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個抵鐵間產(chǎn)生變形以獲得所需形狀及尺寸，并改善金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的鍛造方法。等溫鍛造將金屬坯料加熱到鍛造溫度范圍內(nèi)，保持恒溫進(jìn)行鍛造的方法。壓制成型將粉末放入模具中，施加壓力使其成型。燒結(jié)將壓制成型后的粉末加熱到適當(dāng)溫度，使其顆粒間發(fā)生冶金結(jié)合，形成具有一定強(qiáng)度和密度的燒結(jié)體。粉末制備通過物理或化學(xué)方法制備出所需成分的粉末。粉末冶金工藝電子束選區(qū)熔化（EBM）利用高能電子束逐層熔化金屬粉末，實現(xiàn)逐層堆積構(gòu)建三維實體。立體噴墨打?。?DP）通過噴墨打印技術(shù)將液態(tài)材料逐層堆積形成三維實體。激光選區(qū)熔化（SLM）利用高能激光束逐層熔化金屬粉末，通過逐層堆積的方式構(gòu)建三維實體。增材制造工藝CHAPTER航空航天材料性能評價05拉伸性能評價材料在壓縮載荷下的應(yīng)力-應(yīng)變行為及壓縮強(qiáng)度等指標(biāo)。壓縮性能彎曲性能疲勞性能01020403評價材料在交變載荷下的疲勞壽命、疲勞極限等指標(biāo)。評價材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率等拉伸性能指標(biāo)。評價材料在彎曲載荷下的應(yīng)力-應(yīng)變行為及彎曲強(qiáng)度等指標(biāo)。力學(xué)性能評價評價材料的密度、比重等物理指標(biāo)，對于航空航天器的輕量化設(shè)計具有重要意義。密度與比重評價材料的熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、比熱容等熱物理性能指標(biāo)。熱性能評價材料的電阻率、電導(dǎo)率、介電常數(shù)等電物理性能指標(biāo)。電性能評價材料的磁導(dǎo)率、磁化強(qiáng)度、磁滯回線等磁物理性能指標(biāo)。磁性能物理性能評價評價材料在特定環(huán)境下的耐腐蝕性能，如抗氧化、抗硫化等。耐腐蝕性評價材料在特定化學(xué)介質(zhì)中的穩(wěn)定性，如耐酸、耐堿等。化學(xué)穩(wěn)定性評價材料的燃燒特性，包括燃點、燃燒速度、燃燒產(chǎn)物等。燃燒性能化學(xué)性能評價高溫性能低溫性能真空性能輻射環(huán)境適應(yīng)性耐環(huán)境性能評價評價材料在高溫環(huán)境下的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性。評價材料在真空環(huán)境下的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性。評價材料在低溫環(huán)境下的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性。評價材料在空間輻射環(huán)境下的性能穩(wěn)定性及耐輻射損傷能力。CHAPTER航空航天材料應(yīng)用案例06用于制造發(fā)動機(jī)葉片、壓氣機(jī)盤等高溫部件，具有優(yōu)異的耐高溫性能和抗蠕變性能。鈦合金用于制造發(fā)動機(jī)渦輪盤、燃燒室等關(guān)鍵部件，能夠承受極高的溫度和壓力。高溫合金用于制造發(fā)動機(jī)熱端部件，如渦輪葉片、燃燒室壁板等，具有優(yōu)異的耐高溫、抗氧化和耐磨損性能。陶瓷基復(fù)合材料發(fā)動機(jī)部件應(yīng)用案例鋁合金用于制造機(jī)身承力構(gòu)件，如機(jī)翼梁、尾翼梁等，具有比強(qiáng)度高、耐疲勞等優(yōu)點。鈦合金先進(jìn)復(fù)合材料用于制造機(jī)身次承力構(gòu)件和非承力構(gòu)件，如機(jī)翼蒙皮、垂尾蒙皮等，具有重量輕、強(qiáng)度高、可設(shè)計性強(qiáng)等優(yōu)點。用于制造機(jī)身蒙皮、長桁、框等結(jié)構(gòu)件，具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點。機(jī)身結(jié)構(gòu)應(yīng)用案例用于制造航天器主承力結(jié)構(gòu)，如衛(wèi)星殼體、太陽能電池板支架等，具有重量輕、剛度高、耐高低溫等優(yōu)點。碳纖維復(fù)合材料用于制造航天器熱防護(hù)系統(tǒng)，如熱盾、熱沉等，具有優(yōu)異的耐高溫和隔熱性能。金屬基復(fù)合材料用于制造航天器窗口、天線罩等部件，具有優(yōu)異的透波性能和耐高溫性能。陶瓷材料航天器