航空材料性能与测试方法知识要点

航空材料功能与测试方法知识要点姓名_________________________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.航空材料的基本功能指标包括：

a)强度、刚度、韧性

b)密度、弹性模量、疲劳寿命

c)耐磨性、耐腐蚀性、耐热性

d)上述所有选项

2.下列哪种材料属于航空轻质高强材料？

a)钢铁

b)铝合金

c)钛合金

d)不锈钢

3.航空材料在高温下的主要功能指标是：

a)强度

b)刚度

c)疲劳寿命

d)耐磨性

4.下列哪种方法用于测试航空材料的抗冲击功能？

a)冲击试验

b)弯曲试验

c)压缩试验

d)拉伸试验

5.航空材料在低温下的主要功能指标是：

a)强度

b)刚度

c)疲劳寿命

d)耐磨性

6.下列哪种方法用于测试航空材料的耐腐蚀功能？

a)盐雾试验

b)恒温试验

c)振动试验

d)高温试验

7.航空材料在高温下的主要功能指标是：

a)强度

b)刚度

c)疲劳寿命

d)耐磨性

8.下列哪种方法用于测试航空材料的抗冲击功能？

a)冲击试验

b)弯曲试验

c)压缩试验

d)拉伸试验

答案及解题思路：

1.答案：d

解题思路：航空材料的基本功能指标涉及强度、刚度、韧性等多个方面，密度、弹性模量和疲劳寿命也是重要指标，耐磨性、耐腐蚀性和耐热性同样重要，因此选择“上述所有选项”。

2.答案：b

解题思路：铝合金因其密度低、强度高，广泛应用于航空领域，因此选择“铝合金”。

3.答案：a

解题思路：在高温环境下，材料的强度是维持结构完整性的关键指标。

4.答案：a

解题思路：冲击试验是测试材料抗冲击功能的标准方法。

5.答案：a

解题思路：在低温环境下，材料必须具备足够的强度来防止变形或破裂。

6.答案：a

解题思路：盐雾试验是评估材料耐腐蚀功能的有效方法。

7.答案：a

解题思路：高温下，材料的强度是保证结构安全的基石。

8.答案：a

解题思路：冲击试验适用于评估材料在高速冲击下的功能表现。二、填空题1.航空材料的主要功能指标有：密度、弹性模量、疲劳强度、耐腐蚀性、热膨胀系数。

2.航空材料按照用途可分为：结构材料、功能材料、复合材料。

3.航空材料按照加工工艺可分为：铸造材料、锻造材料、焊接材料。

4.航空材料按照应用领域可分为：飞机蒙皮材料、飞机发动机材料、飞机起落架材料。

5.航空材料的主要功能测试方法有：拉伸试验、冲击试验、硬度试验、金相分析、化学分析。

答案及解题思路：

1.答案：密度、弹性模量、疲劳强度、耐腐蚀性、热膨胀系数。

解题思路：根据航空材料的基本功能特点，密度决定了材料的重量，弹性模量影响材料的刚性和抗变形能力，疲劳强度是指材料在反复应力下的持久功能，耐腐蚀性是指材料在特定环境中的抵抗腐蚀的能力，热膨胀系数则反映了材料在温度变化时的体积变化。

2.答案：结构材料、功能材料、复合材料。

解题思路：根据材料在航空器中的角色和功能进行分类，结构材料主要承担支撑和连接功能，功能材料则提供特殊的物理或化学功能，如导电、导热、磁性等，复合材料则是结合两种或多种材料特性的材料。

3.答案：铸造材料、锻造材料、焊接材料。

解题思路：按照材料的加工工艺分类，铸造材料通常用于复杂形状的零件，锻造材料通过塑性变形加工提高材料功能，焊接材料则是用于连接不同部件。

4.答案：飞机蒙皮材料、飞机发动机材料、飞机起落架材料。

解题思路：根据材料在航空器中的具体应用领域分类，不同部位的航空器需要不同功能的材料来满足其工作环境的要求。

5.答案：拉伸试验、冲击试验、硬度试验、金相分析、化学分析。

解题思路：这些测试方法分别用于评估材料的力学功能、韧性、硬度、微观结构和化学成分，是保证材料质量和功能的重要手段。三、判断题1.航空材料在高温下的主要功能指标是强度。（√）

解题思路：在高温环境下，材料的功能受到很大挑战，其中强度是材料能够承受外力而不发生永久变形或断裂的能力。因此，高温下的材料功能指标主要是强度。

2.航空材料在低温下的主要功能指标是刚度。（×）

解题思路：在低温下，材料的脆性增加，容易发生断裂。因此，低温下的主要功能指标是材料的韧性，即材料抵抗断裂的能力，而非刚度。

3.航空材料的耐腐蚀功能可以通过盐雾试验来测试。（√）

解题思路：盐雾试验是一种常用的耐腐蚀功能测试方法，通过模拟实际环境中材料长期暴露于盐雾中的情况，评估材料的耐腐蚀功能。

4.航空材料的抗冲击功能可以通过冲击试验来测试。（√）

解题思路：冲击试验是评估材料在受到突然冲击力时的抵抗能力的测试方法。这对于航空材料来说，因为它们经常需要承受高速撞击。

5.航空材料的疲劳寿命可以通过压缩试验来测试。（×）

解题思路：疲劳寿命测试通常通过拉伸或弯曲试验进行，因为这些试验能够模拟材料在重复载荷下的应力应变行为。压缩试验虽然可以评估材料的抗压强度，但不是评估疲劳寿命的标准方法。四、简答题1.简述航空材料的基本功能指标。

答案：

航空材料的基本功能指标主要包括以下几方面：

机械功能：如强度、硬度、韧性、疲劳极限等；

热功能：如熔点、热导率、热膨胀系数等；

耐腐蚀功能：如耐腐蚀性、耐磨损性等；

电功能：如电阻率、介电常数等；

耐热疲劳功能：如耐热冲击性、耐高温蠕变性等；

环境适应性：如耐低温性、耐高湿性等。

解题思路：

解答此题时，需列举航空材料在力学、热学、化学、电学等方面的基本功能指标，并结合航空材料在实际应用中的需求进行阐述。

2.简述航空材料的分类。

答案：

航空材料的分类可以按照以下几种方式：

按照化学成分：如金属合金、陶瓷、复合材料等；

按照使用温度：如高温材料、低温材料、超高温材料等；

按照加工工艺：如铸造材料、锻造材料、焊接材料等；

按照应用领域：如结构材料、功能材料、装饰材料等。

解题思路：

在回答此题时，应从化学成分、使用温度、加工工艺和应用领域四个角度对航空材料进行分类，并简要说明各类材料的特点。

3.简述航空材料的加工工艺。

答案：

航空材料的加工工艺主要包括以下几种：

热处理：如退火、正火、淬火、回火等；

铸造：如砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等；

锻造：如自由锻造、模锻、压力锻造等；

焊接：如熔化极气体保护焊、气体保护焊、电渣焊等；

钣金加工：如剪切、弯曲、拉伸等。

解题思路：

解答此题时，应列举航空材料常用的加工工艺，并简要介绍每种工艺的基本原理和应用场景。

4.简述航空材料的应用领域。

答案：

航空材料广泛应用于以下领域：

飞机结构：如机翼、机身、尾翼等；

飞机发动机：如涡轮叶片、燃烧室等；

飞机电子设备：如天线、传感器等；

飞机起落架：如轮胎、减震器等；

飞机内饰：如座椅、地板等。

解题思路：

在回答此题时，应列举航空材料在飞机各个组成部分中的应用领域，并简要说明其在飞机功能和安全性方面的作用。

5.简述航空材料的功能测试方法。

答案：

航空材料的功能测试方法主要包括以下几种：

室温力学功能测试：如拉伸试验、压缩试验、冲击试验等；

高温功能测试：如高温拉伸试验、高温压缩试验等；

腐蚀功能测试：如中性盐雾试验、酸性盐雾试验等；

疲劳功能测试：如疲劳试验、断裂韧性试验等；

热功能测试：如热导率测试、热膨胀系数测试等。

解题思路：

解答此题时，应列举航空材料功能测试的常用方法，并简要介绍每种测试方法的目的和原理。五、论述题1.论述航空材料在高温下的主要功能指标及其对航空器功能的影响。

答案：

（1）高温下航空材料的主要功能指标包括：强度、硬度、耐热性、热膨胀系数、抗氧化性、热传导率等。

（2）高温对航空器功能的影响主要表现在以下几个方面：

a.材料在高温下易产生热应力，导致结构变形，影响飞行安全；

b.高温环境下材料的功能降低，影响飞行器部件的使用寿命；

c.高温环境对材料的热稳定性要求较高，对材料的热处理工艺、组织结构等方面均有较高要求；

d.高温环境下材料的氧化、腐蚀等问题加剧，影响飞行器的使用寿命。

解题思路：

首先阐述高温下航空材料的主要功能指标，然后分析高温对航空器功能的影响，从材料的热应力、使用寿命、热稳定性、氧化腐蚀等方面进行论述。

2.论述航空材料在低温下的主要功能指标及其对航空器功能的影响。

答案：

（1）低温下航空材料的主要功能指标包括：抗拉强度、冲击韧性、弹性模量、低温断裂韧性等。

（2）低温对航空器功能的影响主要表现在以下几个方面：

a.材料在低温下易发生脆性断裂，影响飞行器的结构完整性；

b.低温环境下材料的弹性模量降低，影响飞行器的刚度；

c.低温环境下材料的韧性降低，易产生疲劳裂纹，影响飞行器的使用寿命；

d.低温环境下材料的热传导率降低，影响飞行器的热管理。

解题思路：

首先阐述低温下航空材料的主要功能指标，然后分析低温对航空器功能的影响，从材料脆性断裂、弹性模量、韧性和热传导率等方面进行论述。

3.论述航空材料的耐腐蚀功能对航空器功能的影响。

答案：

（1）航空材料的耐腐蚀功能是指材料在腐蚀环境中抵抗腐蚀作用的能力。

（2）耐腐蚀功能对航空器功能的影响主要表现在以下几个方面：

a.提高飞行器的使用寿命，减少维护成本；

b.保证飞行器结构的完整性，提高飞行安全；

c.减少腐蚀对飞行器内部设备的损害，提高设备的可靠性；

d.优化飞行器的材料选择，提高整体功能。

解题思路：

首先阐述航空材料的耐腐蚀功能，然后分析其对航空器功能的影响，从使用寿命、结构完整性、设备可靠性和材料选择等方面进行论述。

4.论述航空材料的抗冲击功能对航空器功能的影响。

答案：

（1）航空材料的抗冲击功能是指材料在受到冲击载荷作用时抵抗变形和断裂的能力。

（2）抗冲击功能对航空器功能的影响主要表现在以下几个方面：

a.保证飞行器在遭遇突发情况时的结构完整性；

b.提高飞行器的抗碰撞能力，降低发生率；

c.优化飞行器材料的选型，提高整体功能；

d.降低飞行器在复杂环境中的损伤风险。

解题思路：

首先阐述航空材料的抗冲击功能，然后分析其对航空器功能的影响，从结构完整性、抗碰撞能力、材料选择和损伤风险等方面进行论述。

5.论述航空材料的疲劳寿命对航空器功能的影响。

答案：

（1）航空材料的疲劳寿命是指材料在循环载荷作用下能够承受一定次数循环而不发生疲劳断裂的能力。

（2）疲劳寿命对航空器功能的影响主要表现在以下几个方面：

a.保证飞行器在长时间使用过程中不发生疲劳断裂，提高使用寿命；

b.提高飞行器的安全功能，降低风险；

c.优化飞行器材料的选择，提高整体功能；

d.降低飞行器的维护成本。

解题思路：

首先阐述航空材料的疲劳寿命，然后分析其对航空器功能的影响，从使用寿命、安全功能、材料选择和维护成本等方面进行论述。六、案例分析题1.案例一：某航空材料在高温下发生了断裂，请分析原因。

分析：

材料可能存在高温蠕变问题，导致材料在长时间高温作用下逐渐发生塑性变形，最终导致断裂。

材料的热稳定性不足，可能在高温下发生相变，导致结构强度下降。

材料可能存在微裂纹，在高温下裂纹扩展速度加快，最终导致断裂。

高温下材料表面的氧化膜可能失去保护作用，加速材料腐蚀，导致强度下降。

2.案例二：某航空材料在低温下发生了脆性断裂，请分析原因。

分析：

材料的低温冲击韧性不足，导致在低温冲击载荷作用下发生脆性断裂。

材料的化学成分或热处理不当，可能导致低温转变，降低材料的韧性。

材料在加工过程中产生的残余应力，在低温下可能导致应力集中和断裂。

材料中存在微孔洞或夹杂物，这些缺陷在低温下可能导致应力集中，最终引发脆性断裂。

3.案例三：某航空材料在盐雾试验中出现了腐蚀现象，请分析原因。

分析：

材料表面处理不当，如氧化膜保护不足，导致腐蚀介质更容易侵入。

材料的耐腐蚀性差，如某些合金元素含量不足，无法形成稳定的腐蚀防护层。

盐雾试验条件设置不当，如盐浓度过高或试验时间过长，加速了腐蚀过程。

材料中存在微裂纹或夹杂，为腐蚀提供了通道。

4.案例四：某航空材料在冲击试验中发生了破坏，请分析原因。

分析：

材料的抗冲击功能不足，可能在冲击载荷下发生断裂。

材料内部的缺陷，如微裂纹、孔洞等，可能在冲击载荷下迅速扩展。

材料的组织结构不稳定，可能在冲击载荷下发生相变或应力集中。

试验设备或测试方法存在问题，导致测试结果不准确。

5.案例五：某航空材料在压缩试验中出现了塑性变形，请分析原因。

分析：

材料的屈服强度不足，在压缩载荷下容易发生塑性变形。

材料的加工工艺不当，如过热处理或过冷处理，可能导致材料组织变差，降低屈服强度。

材料的内部缺陷，如微裂纹、孔洞等，可能导致应力集中，提前发生塑性变形。

试验载荷施加过快或过大，导致材料在压缩过程中快速变形。

答案及解题思路：

案例一：

答案：材料在高温下发生断裂的原因可能是高温蠕变、热稳定性不足、存在微裂纹或氧化膜保护不足。

解题思路：分析材料的蠕变特性、热稳定性、微观结构以及表面处理情况，结合高温下的物理化学变化，推断断裂原因。

案例二：

答案：材料在低温下脆性断裂的原因可能是低温冲击韧性不足、化学成分或热处理不当、残余应力或内部缺陷。

解题思路：通过低温冲击韧性测试、化学成分分析、热处理工艺审查以及材料微观结构观察，确定断裂原因。

案例三：

答案：材料在盐雾试验中腐蚀的原因可能是表面处理不当、耐腐蚀性差、试验条件设置不当或内部缺陷。

解题思路：检查材料表面处理质量、成分分析、试验条件记录以及材料微观结构，找出腐蚀原因。

案例四：

答案：材料在冲击试验中破坏的原因可能是抗冲击功能不足、内部缺陷、组织结构不稳定或试验设备问题。

解题思路：通过冲击试验结果、材料微观结构分析、试验设备检查等手段，确定破坏原因。

案例五：

答案：材料在压缩试验中塑性变形的原因可能是屈服强度不足、加工工艺不当、内部缺陷或试验载荷问题。

解题思路：检查材料的力学功能、加工工艺、内部缺陷以及试验载荷情况，分析塑性变形原因。七、计算题1.某航空材料的屈服强度为600MPa，抗拉强度为800MPa，求该材料的强度比。

解答：

强度比的计算公式为：强度比=抗拉强度/屈服强度

将给定的数值代入公式中：强度比=800MPa/600MPa=1.3333

答案：该材料的强度比为1.3333。

2.某航空材