航空航天技術(shù)材料知識庫

航空航天技術(shù)材料知識庫姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、單選題1.航空航天材料的主要分類包括哪些？

A.結(jié)構(gòu)材料、功能材料、耐熱材料

B.鈦合金、鋁合金、復(fù)合材料

C.高溫材料、輕質(zhì)高強材料、耐腐蝕材料

D.有機材料、無機材料、復(fù)合材料

2.鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要表現(xiàn)在哪些方面？

A.飛機機身、機翼、尾翼

B.發(fā)動機部件、起落架、油箱

C.飛行控制系統(tǒng)、導(dǎo)航設(shè)備、雷達系統(tǒng)

D.上述都是

3.航空材料在耐高溫、抗腐蝕等方面的功能要求有哪些？

A.高溫下仍保持良好的機械功能

B.抗氧化、抗腐蝕、耐磨損

C.上述都是

D.上述都不是

4.下列哪種材料不屬于航空航天領(lǐng)域常用的復(fù)合材料？

A.碳纖維增強塑料

B.玻璃纖維增強塑料

C.鈦合金

D.金屬基復(fù)合材料

5.金屬基復(fù)合材料與金屬基非晶合金在功能上有哪些區(qū)別？

A.金屬基復(fù)合材料具有更高的強度和韌性

B.金屬基非晶合金具有更高的韌性和更好的抗沖擊性

C.上述都是

D.上述都不是

6.陶瓷基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的主要應(yīng)用是什么？

A.飛機發(fā)動機部件、熱障涂層

B.飛機機身、機翼、尾翼

C.起落架、油箱、雷達系統(tǒng)

D.上述都是

7.下列哪種材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景較為廣闊？

A.碳纖維增強塑料

B.鈦合金

C.陶瓷基復(fù)合材料

D.金屬基非晶合金

8.航空材料在加工過程中的變形與損傷有哪些影響？

A.影響材料的機械功能和疲勞壽命

B.導(dǎo)致材料的腐蝕和斷裂

C.上述都是

D.上述都不是

答案及解題思路：

1.答案：D

解題思路：航空航天材料主要分為有機材料、無機材料和復(fù)合材料，其中復(fù)合材料又包括金屬基、陶瓷基和碳纖維增強塑料等。

2.答案：D

解題思路：鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，包括飛機機身、機翼、尾翼、發(fā)動機部件、起落架、油箱等。

3.答案：C

解題思路：航空材料在耐高溫、抗腐蝕等方面的功能要求包括高溫下保持良好的機械功能、抗氧化、抗腐蝕、耐磨損等。

4.答案：C

解題思路：航空航天領(lǐng)域常用的復(fù)合材料包括碳纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料、金屬基復(fù)合材料等，鈦合金屬于結(jié)構(gòu)材料。

5.答案：C

解題思路：金屬基復(fù)合材料與金屬基非晶合金在功能上既有相同之處，也有區(qū)別。金屬基復(fù)合材料具有更高的強度和韌性，而金屬基非晶合金具有更高的韌性和更好的抗沖擊性。

6.答案：A

解題思路：陶瓷基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的主要應(yīng)用是飛機發(fā)動機部件和熱障涂層。

7.答案：C

解題思路：在航空航天領(lǐng)域中，陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用前景較為廣闊，具有良好的高溫功能、抗氧化性和耐腐蝕性。

8.答案：C

解題思路：航空材料在加工過程中的變形與損傷會影響材料的機械功能和疲勞壽命，導(dǎo)致材料的腐蝕和斷裂。二、多選題1.航空航天材料應(yīng)具備哪些基本功能？

高溫功能

輕質(zhì)高強

抗腐蝕性

耐磨性

良好的加工功能

疲勞功能

良好的熱處理功能

2.下列哪些材料屬于航空航天領(lǐng)域常用的輕質(zhì)高強材料？

鈦合金

高強度鋁合金

碳纖維復(fù)合材料

鎂合金

鈦鋁合金

3.航空材料在制備過程中，可能存在哪些缺陷？

結(jié)晶缺陷

微裂紋

疲勞裂紋

熱處理缺陷

氧化腐蝕

4.下列哪些因素會影響航空航天材料的疲勞功能？

加載頻率

應(yīng)力幅度

材料成分

制造工藝

微觀結(jié)構(gòu)

5.航空材料在高溫下的功能變化主要體現(xiàn)在哪些方面？

強度和硬度下降

柔韌性增加

耐腐蝕性下降

疲勞功能下降

熱膨脹系數(shù)增加

6.下列哪些材料在航空航天領(lǐng)域具有較好的耐磨功能？

鈦合金

高強度鋁合金

氮化硅陶瓷

超合金

硬質(zhì)合金

7.航空材料在制備過程中，可能受到哪些力學(xué)因素的影響？

壓力

溫度

加速度

振動

應(yīng)力梯度

8.下列哪些材料在航空航天領(lǐng)域具有較好的抗沖擊功能？

鈦合金

高強度鋁合金

超合金

碳纖維復(fù)合材料

彈性體

答案及解題思路：

1.航空航天材料應(yīng)具備哪些基本功能？

答案：高溫功能、輕質(zhì)高強、抗腐蝕性、耐磨性、良好的加工功能、疲勞功能、良好的熱處理功能。

解題思路：根據(jù)航空航天材料的特殊應(yīng)用環(huán)境，分析其應(yīng)具備的基本功能。

2.下列哪些材料屬于航空航天領(lǐng)域常用的輕質(zhì)高強材料？

答案：鈦合金、高強度鋁合金、碳纖維復(fù)合材料、鎂合金、鈦鋁合金。

解題思路：了解航空航天領(lǐng)域常用的輕質(zhì)高強材料，并根據(jù)材料的特性進行選擇。

3.航空材料在制備過程中，可能存在哪些缺陷？

答案：結(jié)晶缺陷、微裂紋、疲勞裂紋、熱處理缺陷、氧化腐蝕。

解題思路：分析航空材料制備過程中的常見缺陷，并根據(jù)缺陷產(chǎn)生的原因進行總結(jié)。

4.下列哪些因素會影響航空航天材料的疲勞功能？

答案：加載頻率、應(yīng)力幅度、材料成分、制造工藝、微觀結(jié)構(gòu)。

解題思路：了解影響航空航天材料疲勞功能的因素，并根據(jù)材料特性進行分析。

5.航空材料在高溫下的功能變化主要體現(xiàn)在哪些方面？

答案：強度和硬度下降、柔韌性增加、耐腐蝕性下降、疲勞功能下降、熱膨脹系數(shù)增加。

解題思路：分析航空材料在高溫下的功能變化，并根據(jù)材料的特性進行總結(jié)。

6.下列哪些材料在航空航天領(lǐng)域具有較好的耐磨功能？

答案：鈦合金、高強度鋁合金、氮化硅陶瓷、超合金、硬質(zhì)合金。

解題思路：了解航空航天領(lǐng)域具有較好耐磨功能的材料，并根據(jù)材料的特性進行選擇。

7.航空材料在制備過程中，可能受到哪些力學(xué)因素的影響？

答案：壓力、溫度、加速度、振動、應(yīng)力梯度。

解題思路：分析航空材料制備過程中可能受到的力學(xué)因素，并根據(jù)材料的特性進行總結(jié)。

8.下列哪些材料在航空航天領(lǐng)域具有較好的抗沖擊功能？

答案：鈦合金、高強度鋁合金、超合金、碳纖維復(fù)合材料、彈性體。

解題思路：了解航空航天領(lǐng)域具有較好抗沖擊功能的材料，并根據(jù)材料的特性進行選擇。三、判斷題1.航空航天材料在高溫、高壓等極端環(huán)境下，其功能會得到提高。（×）

解題思路：航空航天材料在極端環(huán)境下，由于高溫和高壓，其功能往往受到破壞。例如金屬材料的韌性、強度等功能可能會下降，而非金屬材料如陶瓷在高溫下也可能發(fā)生相變，導(dǎo)致功能降低。

2.鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要得益于其高強度和耐腐蝕功能。（√）

解題思路：鈦合金因其高強度、低密度和良好的耐腐蝕功能，被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，如飛機的結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機部件等。

3.復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用可以替代傳統(tǒng)金屬材料。（√）

解題思路：復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強度、耐高溫等特點，可以替代部分傳統(tǒng)金屬材料，提高航空航天器的功能和效率。

4.陶瓷基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的主要應(yīng)用是作為結(jié)構(gòu)件。（√）

解題思路：陶瓷基復(fù)合材料具有耐高溫、耐腐蝕等特點，常用于航空航天領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)件，如發(fā)動機噴嘴、渦輪葉片等。

5.航空材料在制備過程中，材料的微觀結(jié)構(gòu)對其功能沒有影響。（×）

解題思路：材料的微觀結(jié)構(gòu)對其功能有顯著影響。如晶粒大小、相組成、孔隙率等都會影響材料的力學(xué)功能、耐腐蝕功能等。

6.金屬基非晶合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景不如金屬基復(fù)合材料。（×）

解題思路：金屬基非晶合金具有優(yōu)異的力學(xué)功能和耐腐蝕功能，在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，如可用于制造高速飛行器的關(guān)鍵部件。

7.航空材料在加工過程中的變形與損傷對其功能沒有影響。（×）

解題思路：航空材料在加工過程中的變形與損傷會影響其功能，如降低材料的強度、韌性等，從而影響航空航天器的安全功能。

8.航空材料在高溫下的功能變化主要表現(xiàn)在熱膨脹系數(shù)上。（×）

解題思路：航空材料在高溫下的功能變化不僅表現(xiàn)在熱膨脹系數(shù)上，還包括強度、硬度、韌性等。因此，熱膨脹系數(shù)只是高溫下材料功能變化的一個方面。四、填空題1.航空航天材料的主要分類有：結(jié)構(gòu)材料、功能材料、復(fù)合材料等。

2.鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機部件、高溫部件等方面。

3.航空材料在耐高溫、抗腐蝕等方面的功能要求主要有：高溫強度、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性等。

4.下列哪種材料不屬于航空航天領(lǐng)域常用的復(fù)合材料？金屬。

5.金屬基復(fù)合材料與金屬基非晶合金在功能上的區(qū)別主要表現(xiàn)在：強度、韌性、加工功能等方面。

6.陶瓷基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的主要應(yīng)用是：高溫部件、熱障涂層等。

7.下列哪種材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景較為廣闊？碳纖維復(fù)合材料。

8.航空材料在加工過程中的變形與損傷對其功能的影響主要體現(xiàn)在：力學(xué)功能、疲勞功能、耐腐蝕功能等方面。

答案及解題思路：

1.答案：結(jié)構(gòu)材料、功能材料、復(fù)合材料

解題思路：根據(jù)航空航天材料的分類，可以確定結(jié)構(gòu)材料用于承重，功能材料用于特定功能，復(fù)合材料結(jié)合了多種材料的優(yōu)點。

2.答案：結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機部件、高溫部件

解題思路：鈦合金因其高強度和耐腐蝕性，廣泛應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機部件以及高溫部件。

3.答案：高溫強度、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性

解題思路：航空航天材料需滿足極端環(huán)境下的使用要求，因此耐高溫、抗腐蝕和熱穩(wěn)定性是關(guān)鍵功能。

4.答案：金屬

解題思路：復(fù)合材料通常指由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組成的材料，而金屬通常單獨作為材料使用。

5.答案：強度、韌性、加工功能

解題思路：金屬基復(fù)合材料通常具有更高的強度和韌性，而非晶合金則可能具有更好的加工功能。

6.答案：高溫部件、熱障涂層

解題思路：陶瓷基復(fù)合材料因其耐高溫特性，常用于航空航天領(lǐng)域的高溫部件和熱障涂層。

7.答案：碳纖維復(fù)合材料

解題思路：碳纖維復(fù)合材料因其輕質(zhì)高強的特性，在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。

8.答案：力學(xué)功能、疲勞功能、耐腐蝕功能

解題思路：加工過程中的變形和損傷會直接影響材料的力學(xué)功能、疲勞功能和耐腐蝕功能。五、簡答題1.簡述航空航天材料應(yīng)具備的基本功能。

航空航天材料應(yīng)具備的基本功能包括：高強度、高剛度、低密度、高疲勞強度、耐腐蝕性、高熱穩(wěn)定性、良好的可加工性以及足夠的斷裂韌性。

2.請列舉幾種航空航天領(lǐng)域常用的輕質(zhì)高強材料，并簡要說明其特點。

鈦合金：具有高強度、高耐熱性、良好的耐腐蝕性和生物相容性。

鋼合金：具有較高的強度和硬度，良好的韌性和耐腐蝕性。

鋁合金：密度低，具有良好的加工性和抗腐蝕性。

復(fù)合材料：如碳纖維增強塑料，具有極高的比強度和比剛度。

3.航空材料在制備過程中，可能存在哪些缺陷？如何避免？

缺陷：孔洞、裂紋、夾雜等。

避免方法：嚴格控制工藝參數(shù)，提高操作技能，使用優(yōu)質(zhì)原材料，進行質(zhì)量檢測。

4.下列哪些因素會影響航空航天材料的疲勞功能？

應(yīng)力幅、循環(huán)次數(shù)、加載頻率、溫度、殘余應(yīng)力、表面處理等。

5.航空材料在高溫下的功能變化主要體現(xiàn)在哪些方面？

硬化、軟化、強度降低、韌性降低、氧化、熔化等。

6.下列哪些材料在航空航天領(lǐng)域具有較好的耐磨功能？

硬質(zhì)合金：如鎢鈷合金，具有極高的硬度和耐磨性。

鈦合金：具有良好的耐磨性和耐腐蝕性。

7.航空材料在制備過程中，可能受到哪些力學(xué)因素的影響？

冷變形、熱變形、殘余應(yīng)力、疲勞等。

8.下列哪些材料在航空航天領(lǐng)域具有較好的抗沖擊功能？

高強度鋼：如超高強度鋼，具有良好的抗沖擊功能。

鈦合金：具有較好的抗沖擊功能。

答案及解題思路：

1.答案：航空航天材料應(yīng)具備的基本功能包括高強度、高剛度、低密度、高疲勞強度、耐腐蝕性、高熱穩(wěn)定性、良好的可加工性以及足夠的斷裂韌性。

解題思路：根據(jù)航空航天材料的特殊應(yīng)用環(huán)境，分析其所需滿足的功能要求。

2.答案：航空航天領(lǐng)域常用的輕質(zhì)高強材料包括鈦合金、鋼合金、鋁合金和復(fù)合材料。鈦合金具有高強度、高耐熱性、良好的耐腐蝕性和生物相容性；鋼合金具有較高強度和硬度，良好的韌性和耐腐蝕性；鋁合金密度低，具有良好的加工性和抗腐蝕性；復(fù)合材料如碳纖維增強塑料具有極高的比強度和比剛度。

解題思路：列舉航空航天領(lǐng)域常用的輕質(zhì)高強材料，并說明其特點。

3.答案：航空材料在制備過程中可能存在的缺陷包括孔洞、裂紋、夾雜等。為了避免這些缺陷，應(yīng)嚴格控制工藝參數(shù)，提高操作技能，使用優(yōu)質(zhì)原材料，進行質(zhì)量檢測。

解題思路：分析航空材料制備過程中的常見缺陷，并提出避免方法。

4.答案：影響航空航天材料疲勞功能的因素包括應(yīng)力幅、循環(huán)次數(shù)、加載頻率、溫度、殘余應(yīng)力、表面處理等。

解題思路：列舉影響航空航天材料疲勞功能的因素。

5.答案：航空材料在高溫下的功能變化主要體現(xiàn)在硬化、軟化、強度降低、韌性降低、氧化、熔化等方面。

解題思路：分析航空材料在高溫下的功能變化。

6.答案：航空航天領(lǐng)域具有較好耐磨功能的材料包括硬質(zhì)合金和鈦合金。硬質(zhì)合金如鎢鈷合金具有極高的硬度和耐磨性；鈦合金具有良好的耐磨性和耐腐蝕性。

解題思路：列舉航空航天領(lǐng)域具有較好耐磨功能的材料，并說明其特點。

7.答案：航空材料在制備過程中可能受到冷變形、熱變形、殘余應(yīng)力、疲勞等力學(xué)因素的影響。

解題思路：分析航空材料在制備過程中可能受到的力學(xué)因素。

8.答案：航空航天領(lǐng)域具有較好抗沖擊功能的材料包括高強度鋼和鈦合金。高強度鋼如超高強度鋼具有良好的抗沖擊功能；鈦合金具有較好的抗沖擊功能。

解題思路：列舉航空航天領(lǐng)域具有較好抗沖擊功能的材料，并說明其特點。六、論述題1.論述航空航天材料在高溫、高壓等極端環(huán)境下的功能要求及其影響因素。

解答：

航空航天材料在高溫、高壓等極端環(huán)境下需要具備以下功能要求：

高溫穩(wěn)定性：材料在高溫下仍能保持其物理和化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生變化。

抗壓強度：材料能夠承受外部壓力而不發(fā)生永久變形或斷裂。

抗氧化性：材料在高溫下不易與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

耐腐蝕性：材料在高溫環(huán)境下不易受到腐蝕。

良好的熱膨脹系數(shù)：材料在溫度變化時膨脹或收縮均勻，減少熱應(yīng)力。

影響因素包括：

材料的化學(xué)成分：不同元素組成的合金或復(fù)合材料具有不同的高溫功能。

材料的微觀結(jié)構(gòu)：晶粒大小、相組成等微觀結(jié)構(gòu)影響材料的高溫功能。

制造工藝：熱處理、表面處理等工藝影響材料的高溫功能。

2.論述航空航天材料在制備過程中，如何提高其疲勞功能。

解答：

提高航空航天材料的疲勞功能可以通過以下途徑：

選擇合適的材料：選擇具有高疲勞極限的材料，如高強度、高韌性合金。

優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)：通過控制晶粒大小、相組成等，提高材料的疲勞抗力。

表面處理：如表面硬化、涂覆等，可以增加材料的疲勞壽命。

制造工藝：避免材料在制備過程中產(chǎn)生缺陷，如裂紋、夾雜物等。

疲勞壽命評估：通過模擬試驗和計算，評估材料的疲勞壽命。

3.論述航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。

解答：

航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀包括：

航空器結(jié)構(gòu)材料：如鋁合金、鈦合金、復(fù)合材料等。

燃氣輪機材料：如高溫合金、陶瓷基復(fù)合材料等。

導(dǎo)航和通信設(shè)備材料：如半導(dǎo)體材料、光纖等。

發(fā)展趨勢包括：

輕量化：通過使用復(fù)合材料和新型合金，減輕航空器重量。

高功能：開發(fā)更高強度、更高耐溫性、更高抗腐蝕性的材料。

智能化：利用納米技術(shù)、智能材料等，實現(xiàn)材料的自我修復(fù)和監(jiān)測。

4.論述航空航天材料在加工過程中的變形與損傷對其功能的影響及其對策。

解答：

加工過程中的變形與損傷會影響材料的功能，包括：

強度和韌性下降。

脆性增加。

疲勞壽命縮短。

對策包括：

選擇合適的加工工藝，如熱處理、表面處理等。

控制加工過程中的應(yīng)力分布，減少變形。

優(yōu)化加工參數(shù)，如切削速度、切削深度等。

使用無損檢測技術(shù)，及時發(fā)覺和處理損傷。

5.論述航空航天材料在高溫下的功能變化及其影響因素。

解答：

航空航天材料在高溫下的功能變化包括：

強度下降。

脆性增加。

熱膨脹系數(shù)增大。

影響因素包括：

材料的化學(xué)成分。

材料的微觀結(jié)構(gòu)。

高溫環(huán)境中的氧化、腐蝕等化學(xué)反應(yīng)。

6.論述航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景及挑戰(zhàn)。

解答：

航空航天材料的應(yīng)用前景包括：

新型航空器設(shè)計。

航空航天器功能提升。

新能源航空器開發(fā)。

挑戰(zhàn)包括：

材料研發(fā)成本高。

材料功能與成本之間的平衡。

材料在極端環(huán)境下的長期可靠性。

7.論述航空航天材料在制備過程中的力學(xué)因素對其功能的影響及其對策。

解答：

力學(xué)因素對航空航天材料功能的影響包括：

應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋。

材料內(nèi)部缺陷的形成。

加工過程中的塑性變形。

對策包括：

優(yōu)化設(shè)計，減少應(yīng)力集中。

使用無損檢測技術(shù)，及時發(fā)覺和處理缺陷。

控制加工過程中的應(yīng)力分布。

8.論述航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的抗沖擊功能及其應(yīng)用。

解答：

航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的抗沖擊功能要求包括：

高能量吸收能力。

良好的韌性。

快速恢復(fù)能力。

應(yīng)用包括：

航空航天器結(jié)構(gòu)部件。

導(dǎo)彈和航天器的彈頭防護。

航天器的熱防護系統(tǒng)。七、計算題1.計算某航空材料的彈性模量E，已知其楊氏模量E_y=200GPa，泊松比ν=0.3。

解題思路：

彈性模量E可以通過楊氏模量E_y和泊松比ν計算得出，公式為：

\[E=\frac{E_y}{(1\nu^2)}\]

將已知數(shù)值代入計算。

2.計算某航空材料的抗拉強度σ_b，已知其屈服強度σ_s=500MPa，斷后伸長率δ=5%。

解題思路：

抗拉強度σ_b通常通過屈服強度σ_s和斷后伸長率δ來估算，公式為：

\[\sigma_b\approx\sigma_s\times\left(1\frac{\delta}{100}\right)\]

將已知數(shù)值代入計算。

3.計算某航空材料的密度ρ，已知其質(zhì)量m=0.5kg，體積V=0.2m3。

解題思路：

密度ρ的計算公式為：

\[\rho=\frac{m}{V}\]

將已知數(shù)值代入計算。

4.計算某航空材料的硬度H，已知其布氏硬度值HB=200。

解題思路：

布氏硬度值HB是直接給出的，不需要計算。

5.計算某航空材料的沖擊韌性AK，已知其沖擊功W=10J，試樣缺口深度a=2mm。

解題思路：

沖擊韌性AK的計算公式為：

\[AK=\frac{W