航空航天材料性能要求及选择标准练习题

航空航天材料功能要求及选择标准练习题姓名_________________________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.航空航天材料在高温下的功能要求主要包括哪些？

A.耐热性

B.抗氧化性

C.抗蠕变性

D.以上都是

2.在航空航天材料中，以下哪项不是力学功能的要求？

A.塑性

B.弹性

C.硬度

D.导电性

3.航空航天材料的密度对其应用有何影响？

A.密度越低，结构越轻便

B.密度越高，强度越高

C.密度越高，耐腐蚀性越好

D.以上都不对

4.以下哪种材料在航空航天领域中应用最广泛？

A.钛合金

B.镁合金

C.钛合金和镁合金

D.以上都不是

5.航空航天材料在低温下的功能要求主要包括哪些？

A.耐低温性

B.耐冲击性

C.抗脆性

D.以上都是

答案及解题思路：

1.答案：D

解题思路：航空航天材料在高温下需要具备耐热性、抗氧化性和抗蠕变性，以保证结构在极端高温环境下的稳定性和安全性。

2.答案：D

解题思路：力学功能主要包括塑性、弹性和硬度，而导电性是材料的电学功能，与力学功能无关。

3.答案：A

解题思路：密度低的材料意味着轻便的结构，这对航空航天器来说是非常重要的，因为它有助于提高燃料效率和减轻载重。

4.答案：C

解题思路：钛合金和镁合金在航空航天领域中都有广泛应用，因为它们具有良好的强度、轻质和耐腐蚀功能。

5.答案：D

解题思路：在低温环境下，航空航天材料需要具备耐低温性以防止材料功能下降，耐冲击性以承受可能的撞击，以及抗脆性以防止材料在低温下发生脆性断裂。二、填空题1.航空航天材料在高温下的主要功能要求有______、______、______等。

答案：抗氧化性、热稳定性、高强度

解题思路：航空航天器在高温环境中工作，材料必须具备良好的抗氧化功能，防止材料表面氧化而削弱结构强度。热稳定性要求材料在高温下能保持其形状和尺寸不变，不易发生变形。高强度保证材料在高温下的结构完整性，避免因温度升高导致的结构破坏。

2.航空航天材料在低温下的主要功能要求有______、______、______等。

答案：低温冲击韧性、低温疲劳功能、低温蠕变功能

解题思路：在低温环境中，材料容易脆断，因此要求材料具有较好的低温冲击韧性，以保证材料在受到冲击时不发生断裂。低温疲劳功能指的是材料在低温条件下的抗疲劳断裂能力，这对于长时间运行的航天器尤其重要。低温蠕变功能则指材料在低温条件下承受长期应力后，不发生显著变形和功能下降。

3.航空航天材料的力学功能主要包括______、______、______等。

答案：强度、韧性、硬度

解题思路：航空航天材料必须具备一定的力学功能来保证结构的安全与可靠。强度指材料承受最大外力而不发生破坏的能力；韧性指材料在断裂前能吸收的能量；硬度则表示材料抵抗硬物压入其表面的能力。

4.航空航天材料的耐腐蚀功能主要包括______、______、______等。

答案：抗化学腐蚀性、抗环境腐蚀性、抗生物腐蚀性

解题思路：航天器在太空中或返回地球过程中，会经历复杂的化学和生物环境，因此材料的耐腐蚀功能。抗化学腐蚀性指材料对各种化学物质的抵抗力；抗环境腐蚀性指材料在各种自然环境（如海水、大气等）中的稳定性；抗生物腐蚀性指材料对微生物或细菌的抵抗力。三、判断题1.航空航天材料在高温下的功能要求越高，其应用范围越广。（）

答案：√

解题思路：航空航天材料在高温环境下的应用要求其具有高熔点、高抗氧化性和高热膨胀系数等功能。这些功能要求使得材料能够在高温下保持稳定的结构功能和功能，从而应用范围更广。

2.航空航天材料在低温下的功能要求越高，其应用范围越广。（）

答案：√

解题思路：在低温环境中，航空航天材料需要具有低热膨胀系数、低导热系数和适当的韧性等功能。这些功能要求保证了材料在低温下的可靠性，因此低温功能要求越高，其应用范围越广。

3.航空航天材料的力学功能与其密度成正比关系。（）

答案：×

解题思路：航空航天材料的力学功能与密度之间并非成正比关系。在保证材料力学功能的同时降低材料的密度可以减轻重量，提高燃油效率，因此材料研发中通常追求高力学功能与低密度的平衡。

4.航空航天材料的耐腐蚀功能与其表面处理工艺无关。（）

答案：×

解题思路：航空航天材料的耐腐蚀功能与其表面处理工艺密切相关。通过合理的表面处理，如阳极氧化、涂层等，可以显著提高材料的耐腐蚀性，延长使用寿命。因此，表面处理工艺对于材料的耐腐蚀功能有重要影响。四、简答题1.简述航空航天材料在高温下的主要功能要求。

热稳定性：材料在高温下应保持其物理和化学性质的稳定性。

耐热性：材料应能够在高温环境下长时间工作而不发生软化或熔化。

抗氧化性：材料在高温下应具有良好的抗氧化功能，防止氧化层形成。

耐蠕变性：在高温和应力作用下，材料应具有良好的抗蠕变功能，防止形状变化。

耐热冲击性：材料应能够承受快速的温度变化而不发生破坏。

2.简述航空航天材料在低温下的主要功能要求。

耐低温性：材料在低温环境下应保持其机械功能，如硬度和韧性。

耐冲击性：材料应具有良好的低温冲击韧性，防止脆性断裂。

热膨胀系数：材料的热膨胀系数应尽可能小，以减少低温下的尺寸变化。

耐冷脆性：材料在低温下应避免出现冷脆现象，保持结构完整性。

3.简述航空航天材料的力学功能主要包括哪些方面。

抗拉强度：材料在拉伸过程中的最大抵抗能力。

抗压强度：材料在压缩过程中的最大抵抗能力。

剪切强度：材料在剪切力作用下的抵抗能力。

疲劳强度：材料在反复载荷作用下的抵抗能力。

弹性模量：材料在受力后变形的能力。

塑性：材料在受力后发生永久变形的能力。

4.简述航空航天材料的耐腐蚀功能主要包括哪些方面。

抗化学侵蚀性：材料应能够抵抗化学物质的侵蚀。

抗气蚀性：材料应能够在高速气流中保持其完整性。

抗电化学腐蚀性：材料应能够在电化学环境中保持稳定。

抗生物腐蚀性：材料应能够在生物环境中保持其功能。

耐热腐蚀性：材料在高温和腐蚀性环境中的抵抗能力。

答案及解题思路：

1.答案：

热稳定性、耐热性、抗氧化性、耐蠕变性、耐热冲击性。

解题思路：根据航空航天材料在高温环境下的应用需求，分析材料应具备的主要功能，如热稳定性保证材料在高温下不发生功能退化，耐热性保证材料在高温下不软化或熔化等。

2.答案：

耐低温性、耐冲击性、热膨胀系数、耐冷脆性。

解题思路：针对航空航天材料在低温环境下的应用，考虑材料在低温下的功能要求，如耐低温性保证材料在低温下不失去机械功能，耐冲击性防止脆性断裂等。

3.答案：

抗拉强度、抗压强度、剪切强度、疲劳强度、弹性模量、塑性。

解题思路：根据航空航天材料的力学功能要求，列举出材料在受力过程中应具备的功能，如抗拉强度和抗压强度保证材料在受力时的安全性。

4.答案：

抗化学侵蚀性、抗气蚀性、抗电化学腐蚀性、抗生物腐蚀性、耐热腐蚀性。

解题思路：结合航空航天材料在腐蚀环境中的应用，分析材料应具备的耐腐蚀功能，如抗化学侵蚀性保证材料在化学环境中稳定等。五、论述题1.结合实例，论述航空航天材料在高温、低温条件下的功能要求及选择标准。

a.高温条件下的功能要求及选择标准

功能要求：在高温环境下，航空航天材料应具备高熔点、高热稳定性、高抗氧化性等功能。

选择标准：例如高温合金材料如InconelX750，因其优异的高温功能被广泛应用于喷气发动机的涡轮叶片。

b.低温条件下的功能要求及选择标准

功能要求：在低温环境下，材料应具有良好的低温韧性、低脆性转变温度和良好的抗冲击功能。

选择标准：例如钛合金和超高强度钢等在低温下保持良好的力学功能，常用于低温环境下的航空航天器结构。

2.分析航空航天材料在力学功能、耐腐蚀功能等方面的要求，探讨其选择标准。

a.力学功能要求及选择标准

功能要求：航空航天材料需具备高强度、高韧性、高疲劳极限等力学功能。

选择标准：例如钛合金因其高强度、低密度和良好的耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天器的结构件。

b.耐腐蚀功能要求及选择标准

功能要求：在复杂的航空航天环境中，材料应具备良好的耐腐蚀功能，以延长使用寿命。

选择标准：例如镍基合金因其优异的耐高温腐蚀功能，常用于燃气轮机和航空发动机的关键部件。

3.结合实际应用，论述航空航天材料在航空航天领域的应用及发展趋势。

a.实际应用

应用实例：复合材料在航空航天领域的应用日益广泛，如碳纤维增强塑料（CFRP）已用于制造飞机的机身、机翼和尾翼。

b.发展趋势

发展趋势：未来航空航天材料将朝着轻量化、高功能、多功能化方向发展，以满足更高的功能要求和环保标准。

答案及解题思路：

答案：

1.高温条件下，航空航天材料需要具备高熔点、高热稳定性和高抗氧化性，如InconelX750合金。低温条件下，材料应具有良好低温韧性、低脆性转变温度和抗冲击功能，如钛合金和超高强度钢。

2.力学功能方面，材料应具备高强度、高韧性和高疲劳极限，如钛合金。耐腐蚀功能方面，材料应具备良好的耐高温腐蚀功能，如镍基合金。

3.实际应用中，复合材料如CFRP被广泛应用于航空航天器的结构制造。发展趋势表明，航空航天材料将朝着轻量化、高功能和多功能化方向发展。

解题思路：

1.根据高温和低温环境对材料功能的要求，选择合适的材料实例进行说明。

2.分析力学功能和耐腐蚀功能的要求，结合具体材料类型进行探讨。

3.结合复合材料的应用实例，分析航空航天材料的发展趋势。六、应用题1.根据以下条件，选择合适的航空航天材料：

工作温度：200℃

工作环境：高温、氧化

应用领域：航空发动机叶片

1.1应用题题目：

某航空发动机叶片需要在200℃的高温及氧化环境下工作，请选择一种合适的材料，并简要说明其功能优势和适用原因。

1.2应用题选项：

A.钛合金（Ti6Al4V）

B.超合金IN718

C.碳纤维复合材料（CFRP）

D.铝合金（2024）

1.3应用题答案及解题思路：

答案：B.超合金IN718

解题思路：在高温、氧化环境中，超合金IN718具有较高的耐热性、耐腐蚀性和高强度，因此适用于航空发动机叶片。钛合金和铝合金虽然也有一定的耐热性，但在高温和氧化环境下不如IN718稳定。碳纤维复合材料在强度和耐腐蚀性方面表现优秀，但耐高温性较差，不适用于此类高温、氧化环境。

2.根据以下条件，选择合适的航空航天材料：

工作温度：50℃

工作环境：低温、冲击

应用领域：飞机结构件

2.1应用题题目：

某飞机结构件需要在50℃的低温及冲击环境下工作，请选择一种合适的材料，并简要说明其功能优势和适用原因。

2.2应用题选项：

A.镍基高温合金（Inconel625）

B.钛合金（Ti6Al4V）

C.碳纤维复合材料（CFRP）

D.高强度铝合金（7075）

2.3应用题答案及解题思路：

答案：C.碳纤维复合材料（CFRP）

解题思路：在低温和冲击环境下，碳纤维复合材料具有良好的韧性、抗冲击功能和耐腐蚀性，适用于飞机结构件。镍基高温合金、钛合金和铝合金虽然也有一定的耐低温功能，但在抗冲击和韧性方面不如碳纤维复合材料。

3.根据以下条件，选择合适的航空航天材料：

工作温度：常温

工作环境：腐蚀、磨损

应用领域：飞机表面涂层

3.1应用题题目：

某飞机表面涂层需要在常温下工作，并具备抗腐蚀、耐磨功能，请选择一种合适的材料，并简要说明其功能优势和适用原因。

3.2应用题选项：

A.铝阳极氧化膜

B.玻璃钢（FRP）

C.聚酰亚胺（PI）涂层

D.聚四氟乙烯（PTFE）涂层

3.3应用题答案及解题思路：

答案：C.聚酰亚胺（PI）涂层

解题思路：在常温下工作并具备抗腐蚀、耐磨功能的材料，聚酰亚胺涂层是较理想的选择。聚酰亚胺具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和热稳定性，适用于飞机表面涂层。铝阳极氧化膜主要用于提高材料的表面硬度，耐磨功能较好，但抗腐蚀性不如PI涂层。玻璃钢和PTFE涂层在耐磨功能上不及PI涂层。

4.根据以下条件，选择合适的航空航天材料：

工作温度：150℃

工作环境：高温、氧化、冲击

应用领域：航空发动机涡轮盘

4.1应用题题目：

某航空发动机涡轮盘需要在150℃的高温、氧化及冲击环境下工作，请选择一种合适的材料，并简要说明其功能优势和适用原因。

4.2应用题选项：

A.钛合金（Ti6Al4V）

B.超合金IN718

C.转子级镍基高温合金（GG449）

D.转子级钴基高温合金（CMSX4）

4.3应用题答案及解题思路：

答案：C.转子级镍基高温合金（GG449）

解题思路：在高温、氧化及冲击环境下，转子级镍基高温合金GG449具有良好的耐高温性、耐腐蚀性和高强度，适用于航空发动机涡轮盘。Ti6Al4V、IN718在耐高温性上稍逊于GG449，钴基高温合金CMSX4虽然耐高温性好，但价格昂贵，不适合广泛应用。七、综合题1.分析航空航天材料在航空航天领域的应用现状，探讨其发展趋势。

（1）航空航天材料在航空航天领域的应用现状

请列举航空航天领域中常用的几种材料及其主要应用。

分析当前航空航天材料在航空航天领域的主要应用领域和占比。

（2）航空航天材料的发展趋势

探讨航空航天材料在未来发展趋势中的关键因素。

分析新型航空航天材料的研究方向和潜在市场。

2.结合航空航天材料在力学功能、耐腐蚀功能等方面的要求，探讨其在航空航天领域的应用前景。

（1）航空航天材料的力学功能要求

分析航空航天材料在力学功能方面的关键要求。

结合实际案例，探讨不同力学功能材料在航空航天领域的应用。

（2）航空航天材料的耐腐蚀功能要求

分析航空航天材料在耐腐蚀功能方面的关键要求。

结合实际案例，探讨不同耐腐蚀功能材料在航空航天领域