航空航天材料科学测试题目

综合试卷第=PAGE1*2-11页（共=NUMPAGES1*22页） 综合试卷第=PAGE1*22页（共=NUMPAGES1*22页）PAGE①姓名所在地区姓名所在地区身份证号密封线1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和所在地区名称。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。3.不要在试卷上乱涂乱画，不要在标封区内填写无关内容。一、选择题1.航空航天材料的主要功能指标包括：

a)强度、耐腐蚀性、耐热性

b)密度、弹性模量、硬度

c)电阻率、电导率、导电性

d)热稳定性、耐磨性、抗冲击性

2.下列哪种材料属于航空航天高温结构材料？

a)钛合金

b)铝合金

c)钢铁

d)镁合金

3.航空航天材料在高温下的主要失效形式是：

a)腐蚀

b)疲劳

c)脆化

d)溶解

4.下列哪种工艺可用于制备航空航天复合材料？

a)粉末冶金

b)真空热处理

c)热压成形

d)电镀

5.航空航天材料在低温下的主要失效形式是：

a)腐蚀

b)疲劳

c)脆化

d)溶解

6.下列哪种材料属于航空航天耐腐蚀材料？

a)钛合金

b)铝合金

c)钢铁

d)镁合金

7.航空航天材料在高温高压下的主要失效形式是：

a)腐蚀

b)疲劳

c)脆化

d)溶解

8.下列哪种材料属于航空航天轻质高强材料？

a)钛合金

b)铝合金

c)钢铁

d)镁合金

答案及解题思路：

1.答案：a

解题思路：航空航天材料需要在极端环境下工作，因此其功能指标主要关注材料的结构功能，如强度、耐腐蚀性和耐热性。

2.答案：a

解题思路：钛合金以其高熔点和优良的耐高温功能而被广泛应用于航空航天高温结构材料。

3.答案：c

解题思路：高温下，材料容易发生晶界滑移，导致脆化，成为航空航天材料的主要失效形式。

4.答案：c

解题思路：热压成形是一种将塑料、金属或其他高温材料加热到一定温度，然后施加压力使其成型的工艺，适用于航空航天复合材料的制备。

5.答案：c

解题思路：低温环境下，材料容易出现冷脆现象，脆化成为材料失效的主要形式。

6.答案：a

解题思路：钛合金具有良好的耐腐蚀功能，是航空航天耐腐蚀材料的首选。

7.答案：b

解题思路：高温高压环境下，材料易出现疲劳裂纹扩展，导致疲劳成为主要失效形式。

8.答案：a

解题思路：钛合金以其低密度和高强度而成为航空航天轻质高强材料的理想选择。二、填空题1.航空航天材料在高温下应具备抗热震功能。

2.航空航天材料在低温下应具备低温韧性功能。

3.航空航天材料在腐蚀环境下应具备耐腐蚀功能。

4.航空航天材料在疲劳环境下应具备抗疲劳功能。

5.航空航天材料在冲击环境下应具备冲击韧性功能。

6.航空航天材料在磨损环境下应具备耐磨功能。

7.航空航天材料在复合环境下应具备界面相容性功能。

8.航空航天材料在高温高压环境下应具备抗蠕变功能。

答案及解题思路：

1.答案：抗热震

解题思路：航空航天器在高温环境下，材料会承受热冲击，因此需要具备良好的抗热震功能，即材料能够在温度剧烈变化的情况下保持结构的完整性和功能。

2.答案：低温韧性

解题思路：在低温环境下，材料可能会因为冷却而变脆，因此需要具备足够的低温韧性，以防止因温度下降导致的断裂。

3.答案：耐腐蚀

解题思路：航空航天材料在空气中、海洋等腐蚀性环境中使用，必须具备良好的耐腐蚀功能，以延长使用寿命和保证安全性。

4.答案：抗疲劳

解题思路：航空器在运行过程中，材料会承受周期性载荷，因此需要具备良好的抗疲劳功能，以避免疲劳裂纹的产生。

5.答案：冲击韧性

解题思路：在遭遇撞击等意外情况下，材料应具备良好的冲击韧性，以吸收冲击能量，避免结构破坏。

6.答案：耐磨

解题思路：航空航天器在高速飞行中，表面材料会受到摩擦和磨损，因此需要具备耐磨功能，以保持表面的完整性。

7.答案：界面相容性

解题思路：在复合材料的使用中，需要保证不同材料之间的界面相容性，以充分发挥复合材料的功能。

8.答案：抗蠕变

解题思路：在高温高压环境下，材料容易发生蠕变，因此需要具备抗蠕变功能，以维持结构的稳定性和功能性。三、判断题1.航空航天材料在高温下必须具备良好的耐腐蚀功能。（）

2.航空航天材料在低温下必须具备良好的耐疲劳功能。（）

3.航空航天材料在腐蚀环境下必须具备良好的耐腐蚀功能。（）

4.航空航天材料在疲劳环境下必须具备良好的耐疲劳功能。（）

5.航空航天材料在冲击环境下必须具备良好的抗冲击功能。（）

6.航空航天材料在磨损环境下必须具备良好的耐磨功能。（）

7.航空航天材料在复合环境下必须具备良好的复合功能。（）

8.航空航天材料在高温高压环境下必须具备良好的耐高温高压功能。（）

答案及解题思路：

1.（×）解题思路：航空航天材料在高温下确实需要良好的耐高温功能，但耐腐蚀功能并不是其必需的指标。许多高温应用中的材料主要关注热稳定性和高温强度，而不是耐腐蚀性。

2.（×）解题思路：虽然低温下的材料可能受到疲劳裂纹的影响，但并不是所有低温应用都需要耐疲劳功能。例如某些低温结构材料可能主要关注低温脆性和韧性。

3.（√）解题思路：腐蚀环境是航空航天材料必须面对的一个挑战。材料必须能够抵抗化学和电化学的侵蚀，以保持结构的完整性。

4.（√）解题思路：疲劳是航空航天结构材料面临的主要失效形式之一，因此，材料在疲劳环境下必须具备良好的耐疲劳功能。

5.（√）解题思路：在飞行过程中，材料可能遭受来自撞击或碰撞的冲击载荷，因此，材料需要具备良好的抗冲击功能。

6.（√）解题思路：磨损是航空航天结构在运行中常见的物理现象，材料必须具有足够的耐磨性以防止过早的磨损和失效。

7.（√）解题思路：复合环境意味着材料需要在多种不同的条件下同时工作，因此，复合功能是保证材料在这些条件下可靠性的关键。

8.（√）解题思路：高温高压环境对材料功能提出了严格的要求，材料必须能够在这些极端条件下保持其结构和功能完整性。四、简答题1.简述航空航天材料在高温下的主要失效形式。

高温蠕变

高温氧化

高温腐蚀

热疲劳

热应力断裂

2.简述航空航天材料在低温下的主要失效形式。

脆性断裂

冷裂纹

拉伸断裂

塑性变形

疲劳裂纹

3.简述航空航天材料在腐蚀环境下的主要失效形式。

腐蚀疲劳

氧化腐蚀

电化学腐蚀

微生物腐蚀

腐蚀疲劳

4.简述航空航天材料在疲劳环境下的主要失效形式。

疲劳裂纹萌生

疲劳裂纹扩展

疲劳裂纹断裂

腐蚀疲劳

疲劳变形

5.简述航空航天材料在冲击环境下的主要失效形式。

冲击断裂

冲击变形

冲击疲劳

疲劳裂纹萌生

疲劳裂纹扩展

6.简述航空航天材料在磨损环境下的主要失效形式。

磨损疲劳

磨损断裂

磨损变形

磨损腐蚀

磨损氧化

7.简述航空航天材料在复合环境下的主要失效形式。

疲劳与腐蚀交互作用

疲劳与温度交互作用

疲劳与磨损交互作用

疲劳与冲击交互作用

腐蚀与温度交互作用

8.简述航空航天材料在高温高压环境下的主要失效形式。

高温高压腐蚀

高温高压蠕变

高温高压疲劳

高温高压断裂

高温高压氧化

答案及解题思路：

1.解题思路：首先列举航空航天材料在高温下可能出现的失效形式，包括高温蠕变、高温氧化、高温腐蚀、热疲劳和热应力断裂。

2.解题思路：列举航空航天材料在低温下可能出现的失效形式，如脆性断裂、冷裂纹、拉伸断裂、塑性变形和疲劳裂纹。

3.解题思路：针对腐蚀环境，列举航空航天材料可能出现的失效形式，包括腐蚀疲劳、氧化腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀和腐蚀疲劳。

4.解题思路：从疲劳角度出发，列举航空航天材料在疲劳环境下可能出现的失效形式，如疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展、疲劳裂纹断裂、腐蚀疲劳和疲劳变形。

5.解题思路：针对冲击环境，列举航空航天材料可能出现的失效形式，如冲击断裂、冲击变形、冲击疲劳、疲劳裂纹萌生和疲劳裂纹扩展。

6.解题思路：针对磨损环境，列举航空航天材料可能出现的失效形式，如磨损疲劳、磨损断裂、磨损变形、磨损腐蚀和磨损氧化。

7.解题思路：在复合环境下，考虑疲劳、腐蚀、温度、磨损和冲击等因素的交互作用，列举可能出现的失效形式，如疲劳与腐蚀交互作用、疲劳与温度交互作用、疲劳与磨损交互作用、疲劳与冲击交互作用和腐蚀与温度交互作用。

8.解题思路：针对高温高压环境，列举航空航天材料可能出现的失效形式，如高温高压腐蚀、高温高压蠕变、高温高压疲劳、高温高压断裂和高温高压氧化。五、论述题1.论述航空航天材料在高温下的主要功能要求。

解答：

高温环境下，航空航天材料需要具备以下主要功能要求：

热稳定性：材料在高温下应保持其化学和物理结构的稳定性。

抗氧化性：材料应具备良好的抗氧化功能，以防止高温下氧化腐蚀。

蠕变强度：材料在高温下应具有足够的蠕变强度，以抵抗长时间受热产生的变形。

热膨胀系数：材料的热膨胀系数应尽量小，以减少温度变化引起的尺寸变化。

疲劳功能：材料在高温下的疲劳功能应良好，以承受反复的温度变化和载荷。

2.论述航空航天材料在低温下的主要功能要求。

解答：

在低温环境下，航空航天材料的主要功能要求包括：

低温韧性：材料在低温下应具有良好的韧性，以防止脆性断裂。

热冲击性：材料应具备良好的热冲击功能，以抵抗温度快速变化。

热导率：材料的热导率应适当，以保证热量的有效传递。

低温抗拉强度：材料在低温下的抗拉强度应保持，以防止断裂。

3.论述航空航天材料在腐蚀环境下的主要功能要求。

解答：

腐蚀环境下，航空航天材料的主要功能要求为：

耐腐蚀性：材料应具有良好的耐腐蚀功能，以抵抗化学和电化学腐蚀。

钝化能力：材料在腐蚀环境下应具备钝化能力，形成保护层。

抗应力腐蚀开裂能力：材料应具有抵抗应力腐蚀开裂的能力。

4.论述航空航天材料在疲劳环境下的主要功能要求。

解答：

在疲劳环境下，航空航天材料的主要功能要求有：

疲劳极限：材料应具有足够的疲劳极限，以承受循环载荷。

疲劳裂纹扩展速率：材料在疲劳裂纹扩展过程中的速率应尽可能小。

抗疲劳功能：材料应具备良好的抗疲劳功能，以延长使用寿命。

5.论述航空航天材料在冲击环境下的主要功能要求。

解答：

冲击环境下，航空航天材料的主要功能要求包括：

冲击韧性：材料应具有良好的冲击韧性，以抵抗突然的载荷。

断裂韧性：材料应具有足够的断裂韧性，以防止裂纹的快速扩展。

韧性匹配：材料的韧性应与结构的设计要求相匹配。

6.论述航空航天材料在磨损环境下的主要功能要求。

解答：

在磨损环境下，航空航天材料的主要功能要求为：

耐磨性：材料应具有足够的耐磨性，以抵抗磨损。

硬度：材料的硬度应适当，以提高其抵抗磨损的能力。

抗擦伤性：材料应具备良好的抗擦伤性，以防止表面损伤。

7.论述航空航天材料在复合环境下的主要功能要求。

解答：

复合环境下，航空航天材料的主要功能要求包括：

多相稳定性：材料在复合环境下应保持各相的稳定性。

界面结合强度：材料各相间的界面结合强度应高，以防止界面脱落。

复合功能：材料的复合功能应满足设计要求，如强度、刚度等。

8.论述航空航天材料在高温高压环境下的主要功能要求。

解答：

高温高压环境下，航空航天材料的主要功能要求为：

高温高压强度：材料在高温高压下应具有足够的强度。

热稳定性：材料在高温高压下应保持热稳定性。

耐高压性：材料应具备良好的耐高压功能，以抵抗高压环境。

答案及解题思路：六、计算题1.已知某航空航天材料在高温下的屈服强度为500MPa，求其在低温下的屈服强度。

2.已知某航空航天材料在腐蚀环境下的耐腐蚀功能为A级，求其在磨损环境下的耐腐蚀功能等级。

3.已知某航空航天材料在疲劳环境下的疲劳寿命为10000小时，求其在冲击环境下的疲劳寿命。

4.已知某航空航天材料在高温高压环境下的高温功能为B级，求其在低温环境下的高温功能等级。

5.已知某航空航天材料在复合环境下的复合功能为C级，求其在单一环境下的复合功能等级。

6.已知某航空航天材料在磨损环境下的耐磨功能为D级，求其在腐蚀环境下的耐磨功能等级。

7.已知某航空航天材料在高温高压环境下的高温功能为E级，求其在低温环境下的高温功能等级。

8.已知某航空航天材料在复合环境下的复合功能为F级，求其在单一环境下的复合功能等级。

答案及解题思路：

1.解答：

低温下的屈服强度与高温下的屈服强度之间的关系需要根据具体材料的低温功能数据或经验公式来确定。假设有相关数据或公式，则可以通过以下步骤求解：

根据材料特性，确定低温下屈服强度与高温下屈服强度的关系公式；

将高温下的屈服强度（500MPa）代入公式，计算得到低温下的屈服强度。

2.解答：

材料在不同环境下的耐腐蚀功能等级通常由其耐腐蚀功能指数（如腐蚀速率、腐蚀深度等）来决定。需要根据材料在磨损环境下的实际腐蚀功能数据来评估：

查找材料在磨损环境下的耐腐蚀功能数据；

根据腐蚀功能数据，确定磨损环境下的耐腐蚀功能等级。

3.解答：

疲劳寿命与材料在不同环境下的功能关系需要参考材料在相应环境下的疲劳寿命数据或经验公式。假设有相关数据或公式，则可以通过以下步骤求解：

根据材料特性，确定冲击环境下疲劳寿命与疲劳环境下疲劳寿命的关系公式；

将疲劳环境下的疲劳寿命（10000小时）代入公式，计算得到冲击环境下的疲劳寿命。

4.解答：

高温功能在不同环境下的等级通常由材料的功能指数（如蠕变强度、热膨胀系数等）来衡量。需要根据材料在低温环境下的实际高温功能数据来评估：

查找材料在低温环境下的高温功能数据；

根据高温功能数据，确定低温环境下的高温功能等级。

5.解答：

复合功能在不同环境下的等级通常由材料在不同环境下的功能指数（如耐腐蚀性、耐磨性等）来衡量。需要根据材料在单一环境下的实际复合功能数据来评估：

查找材料在单一环境下的复合功能数据；

根据复合功能数据，确定单一环境下的复合功能等级。

6.解答：

耐磨功能在不同环境下的等级通常由材料在不同环境下的功能指数（如磨损速率、磨损深度等）来衡量。需要根据材料在腐蚀环境下的实际耐磨功能数据来评估：

查找材料在腐蚀环境下的耐磨功能数据；

根据耐磨功能数据，确定腐蚀环境下的耐磨功能等级。

7.解答：

参见解答4。

8.解答：

参见解答5。七、应用题1.根据某航空航天材料在高温下的功能要求，设计一种适用于该材料的制备工艺。

解题思路：

材料选择：根据材料在高温下的功能要求（如熔点、热膨胀系数、抗氧化性等），选择合适的材料。

制备工艺：设计制备工艺时，需考虑材料的均匀性、纯洁度和微观结构。可能的方法包括：

粉末冶金：适用于制备高温合金。

激光熔覆：适用于修复或制备表面涂层。

电弧熔炼：适用于制备特殊合金。

功能测试：制备完成后，对材料进行高温功能测试，保证其满足设计要求。

2.根据某航空航天材料在低温下的功能要求，选择一种合适的低温防护措施。

解题思路：

材料选择：选择在低温下具有良好功能的材料，如钛合金或某些高强钢。

防护措施：低温下，材料可能面临脆性断裂的风险，因此需要采取防护措施：

热处理：调整材料的微观结构，提高低温韧性。

防护涂层：使用低温防护涂层，如低温涂料或陶瓷涂层。

设计优化：通过结构设计减少低温下的应力集中。

3.根据某航空航天材料在腐蚀环境下的功能要求，提出一种有效的防腐方案。

解题思路：

材料选择：选择耐腐蚀功能强的材料，如不锈钢或镍基合金。

防腐方案：根据腐蚀环境的类型（如氧化、酸碱腐蚀等）选择合适的防腐方法：

表面处理：如阳极氧化、电镀等。

防护涂层：如环氧树脂、氟聚合物涂层等。

材料替代：使用耐腐蚀功能更好的替代材料。

4.根据某航空航天材料在疲劳环境下的功能要求，设计一种疲劳试验方法。

解题思路：

试验设计：根据材料在疲劳环境下的预期载荷和循环次数，设计疲劳试验。

试验设备：选择合适的疲劳试验机，如旋转弯曲疲劳试验机。

数据收集：记录试验过程中的应力、应变和裂纹扩展数据。

分析结果：分析试验数据，评估材料的疲劳寿命和疲劳功能。

5.根据某航空航天材料在冲击环境下的功能要求，提出一种抗冲击措施。

解题思路：

材料选择：选择具有高冲击韧性的材料，如超高强度钢或复合材料。

抗冲击措施：设计或选择抗冲击结构，如使用能量吸收材料、采用复合结