航空航天材料性能研究练习题

航空航天材料功能研究练习题姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.航空航天材料的主要功能指标包括哪些？

A.硬度、韧性、疲劳强度

B.抗拉强度、弹性模量、蠕变强度

C.抗压强度、耐磨损性、导电性

D.以上都是

2.下列哪种材料不属于航空航天材料的范畴？

A.钛合金

B.钛铝钒合金

C.聚合物复合材料

D.铝合金

3.高温合金的主要特点是什么？

A.高强度、高韧性

B.良好的耐热性、耐腐蚀性

C.优良的导电性、导热性

D.以上都是

4.航空航天材料在制备过程中，哪一项工艺对其功能影响最大？

A.粉末冶金

B.热处理

C.表面处理

D.加工成型

5.下列哪种材料的疲劳寿命最高？

A.钛合金

B.钢合金

C.超合金

D.高强度铝合金

6.航空航天材料的抗腐蚀功能与其哪些因素有关？

A.化学成分

B.组织结构

C.表面处理

D.以上都是

7.下列哪种材料的抗冲击功能最好？

A.钛合金

B.高强度铝合金

C.高强度钛合金

D.镁合金

8.航空航天材料的导热功能对其有哪些影响？

A.影响材料的散热功能

B.影响材料的结构强度

C.影响材料的抗腐蚀功能

D.以上都是

答案及解题思路：

1.答案：D

解题思路：航空航天材料的主要功能指标通常包括硬度、韧性、疲劳强度、抗拉强度、弹性模量、蠕变强度、抗压强度、耐磨损性、导电性、导热性等，因此选择包含所有这些指标的选项D。

2.答案：C

解题思路：航空航天材料通常指的是那些能够在极端条件下工作的材料，如高温合金、复合材料等。聚合物复合材料虽然在现代航空航天中有应用，但一般不归类为传统意义上的航空航天材料。

3.答案：D

解题思路：高温合金的主要特点是具有良好的耐热性、耐腐蚀性和高强度，因此选项D“以上都是”正确。

4.答案：B

解题思路：在航空航天材料的制备过程中，热处理工艺对其功能影响最大，因为它可以改变材料的微观结构，从而影响其机械功能和耐腐蚀性。

5.答案：C

解题思路：超合金因其优异的力学功能和耐腐蚀性，在航空航天领域具有最高的疲劳寿命。

6.答案：D

解题思路：航空航天材料的抗腐蚀功能与其化学成分、组织结构、表面处理等因素都有关系。

7.答案：C

解题思路：高强度钛合金因其优异的力学功能和耐腐蚀性，通常具有最好的抗冲击功能。

8.答案：D

解题思路：航空航天材料的导热功能会影响其散热功能、结构强度和抗腐蚀功能。二、填空题1.航空航天材料的主要功能指标有：______、______、______、______、______。

热稳定性

机械强度

抗热震性

疲劳抗力

抗腐蚀性

2.航空航天材料的制备工艺主要有：______、______、______、______、______。

粉末冶金

热压及热等静压

熔融纺丝

激光加工

电镀和化学镀

3.高温合金的主要特点有：______、______、______、______。

高熔点

良好的高温强度和硬度

抗氧化和耐腐蚀功能

较好的疲劳抗力

4.航空航天材料的疲劳寿命与其______、______、______等因素有关。

材料的微观结构

疲劳载荷的循环特征

材料的表面质量

5.航空航天材料的抗腐蚀功能与其______、______、______等因素有关。

材料的化学成分

表面处理工艺

环境因素

答案及解题思路：

1.答案：热稳定性、机械强度、抗热震性、疲劳抗力、抗腐蚀性

解题思路：航空航天材料需在极端条件下工作，因此热稳定性、机械强度等基础功能是其主要考核指标。同时抗热震性、疲劳抗力和抗腐蚀性是材料在实际应用中表现出的关键功能。

2.答案：粉末冶金、热压及热等静压、熔融纺丝、激光加工、电镀和化学镀

解题思路：这些制备工艺是航空航天材料制造中常用的技术，它们分别针对不同的材料特性和制造需求，以保证材料功能的达成。

3.答案：高熔点、良好的高温强度和硬度、抗氧化和耐腐蚀功能、较好的疲劳抗力

解题思路：高温合金在高温环境下使用，因此其高熔点、高温强度和硬度、抗氧化和耐腐蚀功能以及疲劳抗力是其主要特点。

4.答案：材料的微观结构、疲劳载荷的循环特征、材料的表面质量

解题思路：材料的微观结构直接影响其疲劳功能；疲劳载荷的循环特征决定了材料疲劳寿命的长度；材料表面质量影响疲劳裂纹的萌生和扩展。

5.答案：材料的化学成分、表面处理工艺、环境因素

解题思路：材料的化学成分决定了其耐腐蚀功能；表面处理工艺可以提高材料对腐蚀环境的适应性；环境因素如温度、湿度、污染等都会影响材料的抗腐蚀功能。三、判断题1.航空航天材料的质量直接影响航空器的安全功能。（）

答案：正确

解题思路：航空航天材料的质量直接关系到航空器的结构强度和耐久性。轻质高强度的材料能够减轻飞机的重量，提高燃油效率，减少能耗，从而增强航空器的安全功能。因此，材料质量对航空器的安全功能有直接影响。

2.航空航天材料的制备工艺对其功能没有影响。（）

答案：错误

解题思路：航空航天材料的制备工艺对其功能有显著影响。不同的制备工艺可以影响材料的微观结构、组织和功能。例如热处理工艺可以改变材料的硬度、强度和韧性。因此，制备工艺是影响材料功能的重要因素之一。

3.高温合金的耐腐蚀功能较差。（）

答案：错误

解题思路：高温合金通常具有很好的耐腐蚀功能，尤其是在高温和腐蚀性环境中。这种合金经过特殊设计和处理，能够在恶劣条件下保持其机械功能，因此它们常用于制造飞机发动机和其他高温设备。

4.航空航天材料的疲劳寿命与其厚度成正比。（）

答案：错误

解题思路：航空航天材料的疲劳寿命并不与其厚度成正比。疲劳寿命通常与材料的微观结构、应力集中、表面处理和加载条件等因素有关。厚度增加可能增加材料的刚度，但同时也可能增加应力集中，从而影响疲劳寿命。

5.航空航天材料的抗冲击功能与其密度成正比。（）

答案：错误

解题思路：航空航天材料的抗冲击功能与其密度并不成正比。抗冲击功能取决于材料的微观结构、相变、韧性和断裂韧性等因素。高密度材料不一定具有良好的抗冲击功能，而某些轻质高强度的材料在抗冲击功能方面可能表现得更好。四、简答题1.简述航空航天材料的主要功能指标。

解题思路：首先明确航空航天材料的主要功能指标，然后按照功能指标的重要性依次阐述。

答案：

航空航天材料的主要功能指标包括：

机械功能：包括强度、硬度、韧性、疲劳强度等；

热功能：包括热膨胀系数、热导率、热稳定性等；

耐腐蚀功能：包括耐腐蚀性、耐氧化性等；

电磁功能：包括电磁屏蔽、电磁干扰等；

工艺功能：包括可加工性、焊接性、成形性等。

2.简述航空航天材料的制备工艺。

解题思路：阐述航空航天材料的常见制备工艺，包括基本原理和主要应用。

答案：

航空航天材料的制备工艺主要有以下几种：

粉末冶金：通过粉末冶金技术制备高功能材料，如高温合金、钛合金等；

焊接技术：通过焊接技术将多种材料连接成整体，如铝合金、钛合金等；

复合材料制备：利用复合材料制备工艺，如碳纤维增强复合材料等；

纳米材料制备：通过纳米技术制备高功能材料，如纳米陶瓷、纳米金属等；

热处理：通过热处理技术提高材料的功能，如退火、淬火等。

3.简述高温合金的主要特点。

解题思路：概述高温合金的主要特点，包括物理特性、应用领域等。

答案：

高温合金的主要特点包括：

高熔点：高温合金的熔点一般在1200℃以上；

良好的热稳定性：在高温下具有良好的热稳定性；

强度高：在高温下保持较高的强度；

抗氧化性：具有良好的抗氧化功能；

可焊性：具有较好的可焊性。

4.简述航空航天材料的疲劳寿命与其哪些因素有关。

解题思路：分析影响航空航天材料疲劳寿命的主要因素，并依次阐述。

答案：

航空航天材料的疲劳寿命与其以下因素有关：

材料功能：材料的强度、硬度、韧性等功能对其疲劳寿命有显著影响；

设计因素：结构的应力集中、形状、尺寸等设计因素对疲劳寿命有重要影响；

工作环境：高温、腐蚀、载荷波动等工作环境对疲劳寿命有显著影响；

制造质量：材料缺陷、焊接质量等制造质量问题会影响疲劳寿命；

维护保养：适当的维护保养可以延长材料的使用寿命。

5.简述航空航天材料的抗腐蚀功能与其哪些因素有关。

解题思路：阐述影响航空航天材料抗腐蚀功能的主要因素，并依次阐述。

答案：

航空航天材料的抗腐蚀功能与其以下因素有关：

材料成分：合金成分、微量元素等对材料的抗腐蚀功能有显著影响；

表面处理：表面涂层、阳极化等表面处理可以提高材料的抗腐蚀功能；

工作环境：温度、湿度、盐雾等环境因素对材料的抗腐蚀功能有重要影响；

材料结构：材料的微观结构和晶体取向等对其抗腐蚀功能有影响；

长期服役：长期服役过程中，材料表面会出现磨损、腐蚀等问题，从而影响抗腐蚀功能。五、论述题1.论述航空航天材料在航空器设计中的重要性。

解答：

航空工业的不断发展，航空器对材料的功能要求越来越高。航空航天材料在航空器设计中的重要性体现在以下几个方面：

（1）减轻重量：高功能航空航天材料的应用可以有效减轻航空器结构重量，提高载荷能力，降低燃料消耗。

（2）提高强度与刚度：先进航空航天材料具有优异的强度和刚度，能够承受复杂的载荷环境，保证航空器的安全性。

（3）改善气动功能：优化航空器外形结构，降低空气阻力，提高燃油经济性。

（4）提高抗腐蚀性：航空航天材料需具备良好的耐腐蚀功能，保证在恶劣环境下稳定工作。

2.论述航空航天材料在航空器制造过程中的作用。

解答：

在航空器制造过程中，航空航天材料的作用主要体现在以下方面：

（1）提高加工功能：先进航空航天材料具有较高的可加工功能，便于加工和成型，提高生产效率。

（2）降低成本：选用合适的高功能材料可以降低制造成本，提高经济效益。

（3）保证结构完整性：高功能航空航天材料有助于提高航空器结构的整体功能，保证安全。

（4）延长使用寿命：优质材料能够降低航空器在复杂环境下的损耗，延长使用寿命。

3.论述航空航天材料在航空器使用过程中的影响。

解答：

航空航天材料在航空器使用过程中的影响主要表现在以下方面：

（1）提高航空器功能：高功能材料有助于提高航空器的载重、续航能力和燃油经济性。

（2）增强安全性：优异的材料功能能够降低航空器在复杂环境下的风险，保证乘客和机组人员的安全。

（3）延长使用寿命：选用高质量的材料能够提高航空器在复杂环境下的稳定性和可靠性。

（4）降低维护成本：高质量材料有助于降低航空器维护成本，提高经济效益。

4.论述航空航天材料在航空器维修过程中的重要性。

解答：

航空航天材料在航空器维修过程中的重要性主要表现在以下方面：

（1）降低维修难度：优质材料便于维修人员进行检查和更换，提高维修效率。

（2）降低维修成本：选用高功能材料可以降低航空器维修成本，提高经济效益。

（3）保证航空器安全：在维修过程中，更换高质量材料能够保证航空器安全。

（4）延长航空器使用寿命：定期更换高功能材料，有助于延长航空器使用寿命。

5.论述航空航天材料在航空器未来发展中的作用。

解答：

航空航天材料在航空器未来发展中的作用主要表现在以下方面：

（1）推动航空器轻量化：高功能材料有助于降低航空器重量，提高燃油经济性和载重能力。

（2）提升航空器功能：先进材料能够提高航空器的续航能力、载重能力和抗腐蚀功能。

（3）拓展航空器应用领域：新型材料的应用将使航空器具备更高的功能，拓展其应用领域。

（4）降低运营成本：选用高功能材料可以降低航空器的运营成本，提高经济效益。

答案及解题思路：

答案：

1.航空航天材料在航空器设计中的重要性体现在减轻重量、提高强度与刚度、改善气动功能、提高抗腐蚀性等方面。

2.航空航天材料在航空器制造过程中的作用包括提高加工功能、降低成本、保证结构完整性、延长使用寿命等。

3.航空航天材料在航空器使用过程中的影响表现在提高航空器功能、增强安全性、延长使用寿命、降低维护成本等方面。

4.航空航天材料在航空器维修过程中的重要性主要体现在降低维修难度、降低维修成本、保证航空器安全、延长航空器使用寿命等方面。

5.航空航天材料在航空器未来发展中的作用包括推动航空器轻量化、提升航空器功能、拓展航空器应用领域、降低运营成本等。

解题思路：

针对每个问题，分析航空航天材料在航空器设计、制造、使用、维修和未来发展过程中的具体作用，结合材料功能特点和相关案例，论述其对航空器功能和经济效益的影响。在解答过程中，注意语言表达的准确性和逻辑性。六、应用题1.根据航空航天材料的主要功能指标，选择合适的材料用于航空发动机叶片的制造。

提示：考虑叶片材料需具备高温强度、抗氧化、抗热震等特性。

答案：选择镍基高温合金作为航空发动机叶片的材料。镍基高温合金具有良好的高温强度、抗氧化和抗热震功能，适用于在高温、高压、高速环境下工作的叶片。

解题思路：明确航空发动机叶片工作环境对材料功能的要求；对比不同材料在这些功能上的表现；选择符合要求的材料。

2.分析航空航天材料在航空器结构件中的应用，并说明其作用。

提示：结构件需具备高强度、轻量化、耐腐蚀等特性。

答案：航空航天材料在航空器结构件中的应用包括铝合金、钛合金、复合材料等。这些材料具有高强度、轻量化、耐腐蚀等特性，能够提高航空器的功能。

解题思路：列举航空航天材料在结构件中的应用；分析这些材料的特点；阐述其在结构件中的作用。

3.比较航空航天材料在航空器不同部件中的应用，并分析其优缺点。

提示：比较不同部件对材料功能的要求。

答案：比较

部件材料类型优点缺点

发动机叶片镍基高温合金高温强度、抗氧化成本高、加工难度大

结构件铝合金、钛合金、复合材料高强度、轻量化、耐腐蚀成本高、加工难度大

外壳铝合金、钛合金轻量化、耐腐蚀易腐蚀、维护成本高

解题思路：列举航空器不同部件；对比不同部件对材料功能的要求；分析各种材料的优缺点。

4.分析航空航天材料在航空器制造过程中的影响，并提出相应的解决方案。

提示：材料选择对航空器制造过程的影响。

答案：航空航天材料的选择对航空器制造过程有以下影响：

1.材料成本：选择高功能材料可能导致成本增加。

2.加工难度：高功能材料可能加工难度大，影响生产效率。

3.维护成本：材料功能优越，但维护成本可能较高。

解决方案：1.在保证功能的前提下，选择成本相对较低的材料；2.优化加工工艺，提高生产效率；3.制定合理的维护计划，降低维护成本。

解题思路：分析材料选择对航空器制造过程的影响；针对不同影响提出相应的解决方案。

5.根据航空航天材料的抗腐蚀功能，选择合适的材料用于航空器外壳的制造。

提示：外壳材料需具备耐腐蚀、轻量化等特性。

答案：选择铝合金或钛合金作为航空器外壳的材料。这些材料具有良好的耐腐蚀功能和轻量化特性，适用于航空器外壳的制造。

解题思路：明确航空器外壳对材料功能的要求；对比不同材料在这些功能上的表现；选择符合要求的材料。七、案例分析题1.分析某型号航空发动机在运行过程中出现的故障，并找出故障原因。

案例描述：

某型号航空发动机在运行过程中，出现高温高压涡轮叶片断裂现象。

问题：

（1）请分析该故障可能的原因。

（2）提出相应的预防措施。

答案及解题思路：

（1）可能原因：

材料疲劳：涡轮叶片长期承受高温高压环境，可能导致材料疲劳。

设计缺陷：叶片设计可能存在应力集中区域，导致应力超过材料承受极限。

制造工艺问题：叶片制造过程中可能存在缺陷，如裂纹、夹杂物等。

运行维护不当：发动机运行过程中，可能存在维护不当的情况，如超温、超压等。

（2）预防措施：

优化叶片设计，减少应力集中区域。

选用高强度的涡轮叶片材料。

加强制造工艺控制，保证叶片质量。

定期检查发动机运行状态，保证维护保养到位。

2.分析某型号航空器在飞行过程中出现的故障，并找出故障原因。

案例描述：

某型号航空器在飞行过程中，出现机翼部分结构损坏。

问题：

（1）请分析该故障可能的原因。

（2）提出相应的预防措施。

答案及解题思路：

（1）可能原因：

结构疲劳：机翼长期承受飞行载荷，可能导致结构疲劳。

材料功能下降：机翼材料功能下降，如老化、腐蚀等。

设计缺陷：机翼设计可能存在缺陷，如应力分布不均等。

运行维护不当：飞行过程中，可能存在维护不当的情况，如载荷超限等。

（2）预防措施：

定期检查机翼结构，保证结构完整性。

使用高功能的材料，提高机翼材料的耐久性。

优化机翼设计，保证结构强度。

加强飞行过程中的载荷监控，避免超限载荷。

3.分析某型号航空器在维修过程中出现的故障，并找出故障原因。

案例描述：

某型号航空器在维修过程中，发觉发动机