航空航天材料與工程培訓資料

航空航天材料與工程培訓資料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，具有高強度、耐腐蝕、高溫性能等特點，廣泛應用于航空航天器的結構部件。金屬材料由兩種或兩種以上不同性質的材料組成，具有比單一材料更優(yōu)異的性能，如碳纖維復合材料、玻璃纖維復合材料等，用于制造輕質、高強度的航空航天器部件。復合材料第一階段（20世紀50年代前）以木材、布質等天然材料為主，輔以少量金屬材料，制造簡單的飛行器。第二階段（20世紀50年代至70年代）隨著航空航天技術的飛速發(fā)展，金屬材料開始大量應用于航空航天器制造，如鋁合金、鈦合金等。第三階段（20世紀80年代至今）復合材料逐漸成為航空航天器制造的主導材料，同時非金屬材料的應用范圍也不斷擴大。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，如具有自修復功能的復合材料、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、強度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點，在航空航天領域得到廣泛應用。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性能和加工性能。鋁合金在航空航天領域的應用包括飛機機身、機翼、尾翼等結構件，以及發(fā)動機零部件等。鋁合金123鈦合金具有密度低、比強度高、耐腐蝕性好、高溫性能好等優(yōu)點，適用于航空航天領域。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性能和加工性能。鈦合金在航空航天領域的應用包括飛機機身、機翼等結構件，以及發(fā)動機壓氣機葉片、渦輪盤等高溫部件。鈦合金鎂合金具有密度低、比強度高、阻尼性能好等優(yōu)點，在航空航天領域得到一定應用。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性能和加工性能。鎂合金在航空航天領域的應用包括飛機座椅、儀表盤等非承力結構件，以及導彈尾翼等部件。鎂合金鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫力學性能、抗氧化性能和耐腐蝕性能，適用于航空航天領域的高溫部件。鎳基高溫合金可通過調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域的應用包括發(fā)動機渦輪葉片、導向葉片、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，適用于復雜形狀和結構件的制造。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)異的力學性能和耐化學腐蝕性。02增強材料如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等，可顯著提高復合材料的強度和剛度。聚合物基復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。增強材料通過添加顆粒、晶須、纖維等增強材料，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、反應燒結等，可制備出高性能的陶瓷基復合材料。陶瓷基復合材料碳/碳復合材料由碳纖維或石墨纖維增強碳基體構成，具有低密度、高比強度、高比模量等優(yōu)點。制造工藝包括化學氣相沉積、液相浸漬、熱壓成型等，可制備出具有優(yōu)異力學性能和耐高溫性能的碳/碳復合材料。應用領域廣泛應用于航空航天領域的熱結構件、剎車盤、導彈鼻錐等部件。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行鑄造的方法，具有精度高、鑄件質量好、生產效率高等優(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，并在壓力下結晶的鑄造方法。鍛造工藝模鍛將加熱后的金屬坯料放入固定在模鍛設備上的鍛模內，通過設備施加壓力或沖擊力，使金屬坯料產生塑性變形，從而獲得所需形狀、尺寸以及內部質量鍛件的加工方法。自由鍛造利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個抵鐵間產生變形以獲得所需形狀及尺寸，并改善金屬內部組織結構的鍛造方法。等溫鍛造將金屬坯料加熱到鍛造溫度范圍內，保持恒溫進行鍛造的方法。壓制成型將粉末放入模具中，施加壓力使其成型。燒結將壓制成型后的粉末加熱到適當溫度，使其顆粒間發(fā)生冶金結合，形成具有一定強度和密度的燒結體。粉末制備通過物理或化學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)逐層堆積構建三維實體。立體噴墨打?。?DP）通過噴墨打印技術將液態(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力-應變行為及壓縮強度等指標。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。評價材料的抗拉強度、屈服強度、延伸率等拉伸性能指標。評價材料在彎曲載荷下的應力-應變行為及彎曲強度等指標。力學性能評價評價材料的密度、比重等物理指標，對于航空航天器的輕量化設計具有重要意義。密度與比重評價材料的熱導率、熱膨脹系數(shù)、比熱容等熱物理性能指標。熱性能評價材料的電阻率、電導率、介電常數(shù)等電物理性能指標。電性能評價材料的磁導率、磁化強度、磁滯回線等磁物理性能指標。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介質中的穩(wěn)定性，如耐酸、耐堿等?；瘜W穩(wěn)定性評價材料的燃燒特性，包括燃點、燃燒速度、燃燒產物等。燃燒性能化學性能評價高溫性能低溫性能真空性能輻射環(huán)境適應性耐環(huán)境性能評價評價材料在高溫環(huán)境下的力學性能、物理性能和化學穩(wěn)定性。評價材料在真空環(huán)境下的力學性能、物理性能和化學穩(wěn)定性。評價材料在低溫環(huán)境下的力學性能、物理性能和化學穩(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航空航天材料應用案例06用于制造發(fā)動機葉片、壓氣機盤等高溫部件，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)動機渦輪盤、燃燒室等關鍵部件，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。陶瓷基復合材料發(fā)動機部件應用案例鋁合金用于制造機身承力構件，如機翼梁、尾翼梁等，具有比強度高、耐疲勞等優(yōu)點。鈦合金先進復合材料用于制造機身次承力構件和非承力構件，如機翼蒙皮、垂尾蒙皮等，具有重量輕、強度高、可設計性強等優(yōu)點。用于制造機身蒙皮、長桁、框等結構件，具有密度小、強度高、耐腐蝕等優(yōu)點。機身結構應用案例用于制造航天器主承力結構，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。碳纖維復合材料用于制造航天器熱防護系統(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