航空航天材料技术习题集

航空航天材料技术习题集姓名_________________________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.航空航天材料的基本功能指标包括哪些？

A.抗拉强度

B.延伸率

C.硬度

D.热膨胀系数

E.耐腐蚀性

F.耐磨性

G.抗冲击性

H.抗热震性

2.常见的航空航天高温合金有哪些？

A.Nibasedalloys

B.Cobasedalloys

C.Febasedalloys

D.Tialloys

E.Moalloys

F.Walloys

3.钛合金在航空航天领域的应用有哪些？

A.航空发动机叶片

B.航天器结构件

C.飞机起落架

D.飞机发动机壳体

E.飞机驾驶舱门

F.飞机燃油系统部件

4.航空航天复合材料的主要类型有哪些？

A.碳纤维增强塑料（CFRP）

B.玻璃纤维增强塑料（GFRP）

C.碳化硅纤维增强塑料（SiC/CFRP）

D.碳纤维增强钛合金（CF/TC）

E.玻璃纤维增强钛合金（GFRP/TC）

F.钛合金基复合材料（TiB/TC）

5.航空航天材料的疲劳功能如何评估？

A.通过低周疲劳试验

B.通过高周疲劳试验

C.通过断裂韧性试验

D.通过疲劳裂纹扩展速率试验

E.通过疲劳寿命预测模型

6.航空航天材料的耐腐蚀功能如何提高？

A.表面涂层处理

B.合金化处理

C.热处理

D.添加合金元素

E.采用阳极氧化处理

7.航空航天材料的力学功能如何测试？

A.抗拉强度试验

B.压缩强度试验

C.冲击试验

D.弯曲试验

E.疲劳试验

8.航空航天材料的加工工艺有哪些？

A.焊接

B.铣削

C.钻削

D.精密铸造

E.粉末冶金

答案及解题思路：

1.答案：A,B,C,D,E,F,G,H

解题思路：航空航天材料的基本功能指标涵盖了材料的强度、塑性、硬度、热功能、耐腐蚀性、耐磨性、抗冲击性和抗热震性等多个方面。

2.答案：A,B,C,D,E,F

解题思路：航空航天高温合金是指能够在高温环境下保持良好功能的合金，常见的有镍基、钴基、铁基、钼基和钨基合金。

3.答案：A,B,C,D,E,F

解题思路：钛合金因其高强度、低密度、良好的耐腐蚀性和耐高温功能，在航空航天领域有广泛的应用。

4.答案：A,B,C,D,E,F

解题思路：航空航天复合材料根据基体和增强材料的不同，可以分为多种类型，如碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料等。

5.答案：A,B,C,D,E

解题思路：航空航天材料的疲劳功能评估可以通过低周疲劳试验、高周疲劳试验、断裂韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验以及疲劳寿命预测模型等方法进行。

6.答案：A,B,C,D,E

解题思路：提高航空航天材料的耐腐蚀功能可以通过表面涂层处理、合金化处理、热处理、添加合金元素和阳极氧化处理等方法实现。

7.答案：A,B,C,D,E

解题思路：航空航天材料的力学功能测试包括抗拉强度试验、压缩强度试验、冲击试验、弯曲试验和疲劳试验等。

8.答案：A,B,C,D,E

解题思路：航空航天材料的加工工艺包括焊接、铣削、钻削、精密铸造和粉末冶金等，这些工艺用于制造和加工各种航空航天部件。二、填空题1.航空航天材料的基本功能指标包括：______、______、______等。

答案：强度、刚度、耐腐蚀性

解题思路：航空航天材料需要承受极高的机械载荷和环境应力，因此强度、刚度和耐腐蚀性是评价其基本功能的重要指标。

2.常见的航空航天高温合金有：______、______、______等。

答案：镍基高温合金、钴基高温合金、铁基高温合金

解题思路：高温合金是航空航天领域的重要材料，能够在高温下保持其功能，镍基、钴基和铁基高温合金因其优异的功能被广泛应用。

3.钛合金在航空航天领域的应用有：______、______、______等。

答案：飞机结构部件、发动机部件、卫星结构部件

解题思路：钛合金因其轻质高强度的特性，被广泛应用于航空航天领域，特别是在飞机和卫星的结构部件以及发动机部件中。

4.航空航天复合材料的主要类型有：______、______、______等。

答案：碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料、金属基复合材料

解题思路：复合材料因其优异的综合功能，在航空航天领域得到了广泛应用。碳纤维、玻璃纤维和金属纤维增强的塑料以及金属基复合材料是常见的复合材料类型。

5.航空航天材料的疲劳功能评估方法有：______、______、______等。

答案：疲劳试验、有限元分析、断裂力学

解题思路：疲劳功能是航空航天材料的重要功能之一，疲劳试验、有限元分析和断裂力学是评估材料疲劳功能的常用方法。

6.航空航天材料的耐腐蚀功能提高方法有：______、______、______等。

答案：表面处理、合金化、添加耐腐蚀元素

解题思路：提高材料的耐腐蚀功能是保证其在恶劣环境下使用的关键。表面处理、合金化和添加耐腐蚀元素是常用的提高耐腐蚀功能的方法。

7.航空航天材料的力学功能测试方法有：______、______、______等。

答案：拉伸试验、压缩试验、冲击试验

解题思路：力学功能是评价材料功能的基础，拉伸试验、压缩试验和冲击试验是评估材料力学功能的基本测试方法。

8.航空航天材料的加工工艺有：______、______、______等。

答案：铸造、锻造、焊接

解题思路：加工工艺是制造航空航天材料的关键环节，铸造、锻造和焊接是常见的加工工艺，适用于不同材料的加工需求。三、判断题1.航空航天材料的基本功能指标越高越好。（）

答案：×

解题思路：航空航天材料的基本功能指标并非越高越好，需要根据具体应用场景和结构要求来选择合适的功能指标。例如某些应用可能需要材料具有高强度，而另一些应用可能更注重材料的轻量化和耐腐蚀性。

2.钛合金在航空航天领域的应用仅限于结构件。（）

答案：×

解题思路：钛合金在航空航天领域的应用不仅限于结构件，还包括发动机部件、压力容器、叶片等，因为钛合金具有良好的耐腐蚀性、高强度和轻量化特性。

3.航空航天复合材料的主要类型包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。（）

答案：√

解题思路：这一说法正确。碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料是航空航天复合材料中最为常见的两种，它们因其优异的功能被广泛应用于航空航天领域。

4.航空航天材料的疲劳功能评估方法有疲劳试验、疲劳分析等。（）

答案：√

解题思路：这一说法正确。疲劳功能是航空航天材料的重要功能指标之一，评估方法包括实际进行的疲劳试验和理论上的疲劳分析。

5.航空航天材料的耐腐蚀功能提高方法有表面处理、合金化等。（）

答案：√

解题思路：这一说法正确。提高航空航天材料的耐腐蚀功能可以通过表面处理（如阳极氧化、涂层等）和合金化（如加入耐腐蚀元素）等方法实现。

6.航空航天材料的力学功能测试方法有拉伸试验、压缩试验等。（）

答案：√

解题思路：这一说法正确。力学功能是评价材料功能的重要指标，拉伸试验和压缩试验是常用的力学功能测试方法。

7.航空航天材料的加工工艺有铸造、锻造、焊接等。（）

答案：√

解题思路：这一说法正确。航空航天材料的加工工艺包括铸造、锻造、焊接等多种方法，以满足不同的结构和功能需求。

8.航空航天材料的研究方向包括新型材料、高功能材料等。（）

答案：√

解题思路：这一说法正确。航空航天的不断发展和需求，新型材料和高功能材料的研究成为航空航天材料领域的重要方向。四、简答题1.简述航空航天材料的基本功能指标。

基本功能指标包括但不限于以下几方面：

强度：材料抵抗外力作用而不发生塑性变形或断裂的能力；

塑性：材料在受力后产生塑性变形的能力；

疲劳功能：材料在反复加载和卸载条件下抵抗疲劳破坏的能力；

耐高温功能：材料在高温条件下保持其功能的能力；

耐腐蚀功能：材料抵抗化学介质侵蚀的能力；

耐磨功能：材料抵抗摩擦磨损的能力；

导电、导热功能：材料传导电流和热量的能力；

弹性模量：材料在受力后变形程度与受力程度之比。

2.简述钛合金在航空航天领域的应用。

钛合金在航空航天领域的应用主要包括以下几方面：

结构件：如飞机起落架、发动机壳体、机翼梁等；

高温部件：如燃烧室、涡轮叶片等；

燃料系统：如燃油箱、燃油管道等；

机身结构：如机身蒙皮、桁条等；

防护材料：如防火材料、隔音材料等。

3.简述航空航天复合材料的主要类型。

航空航天复合材料主要包括以下几种类型：

纤维增强塑料：如碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料等；

复合金属：如铝基复合材料、钛基复合材料等；

复合陶瓷：如碳化硅基复合材料、氮化硅基复合材料等；

混合材料：如纤维增强复合材料与金属的混合材料等。

4.简述航空航天材料的疲劳功能评估方法。

航空航天材料的疲劳功能评估方法主要有以下几种：

实验方法：通过疲劳试验，模拟实际使用条件，评估材料的疲劳寿命；

计算方法：利用有限元分析方法，模拟材料在不同载荷条件下的疲劳寿命；

数据分析法：根据已有材料疲劳寿命数据，分析疲劳功能的影响因素。

5.简述航空航天材料的耐腐蚀功能提高方法。

航空航天材料的耐腐蚀功能提高方法主要有以下几种：

表面处理：如阳极氧化、阴极保护、涂覆防护层等；

材料合金化：通过添加合金元素，提高材料的耐腐蚀功能；

复合材料：将耐腐蚀功能优异的材料与基体材料复合，提高整体耐腐蚀功能；

结构优化：通过优化设计，降低材料表面与腐蚀介质的接触面积，降低腐蚀速率。

6.简述航空航天材料的力学功能测试方法。

航空航天材料的力学功能测试方法主要包括以下几种：

常规力学功能测试：如拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等；

高温力学功能测试：如高温拉伸试验、高温压缩试验等；

疲劳功能测试：如疲劳试验、高频疲劳试验等；

断口分析：对材料断裂后的断面进行观察和分析，评估材料的力学功能。

7.简述航空航天材料的加工工艺。

航空航天材料的加工工艺主要包括以下几种：

冲压成型：如板材、管材、型材的成型；

焊接：如电阻焊、激光焊、电弧焊等；

螺纹加工：如车螺纹、铣螺纹等；

精密加工：如磨削、电火花加工等；

表面处理：如阳极氧化、阴极保护、涂覆防护层等。

8.简述航空航天材料的研究方向。

航空航天材料的研究方向主要包括以下几方面：

新材料研发：如高温合金、轻质高强合金、复合材料等；

材料功能优化：如提高材料的耐高温、耐腐蚀、疲劳功能等；

材料加工工艺改进：如提高材料加工精度、降低加工成本等；

材料仿真与预测：利用有限元分析、计算流体力学等方法，预测材料功能；

材料回收与再生：提高材料循环利用率，降低资源消耗。

答案及解题思路：

1.答案：航空航天材料的基本功能指标包括强度、塑性、疲劳功能、耐高温功能、耐腐蚀功能、耐磨功能、导电、导热功能和弹性模量等。解题思路：结合航空航天材料的特点，列出其基本功能指标。

2.答案：钛合金在航空航天领域的应用包括结构件、高温部件、燃料系统、机身结构和防护材料等。解题思路：根据钛合金的功能特点，列举其在航空航天领域的应用。

3.答案：航空航天复合材料的主要类型有纤维增强塑料、复合金属、复合陶瓷和混合材料等。解题思路：列举航空航天复合材料的几种主要类型。

4.答案：航空航天材料的疲劳功能评估方法包括实验方法、计算方法和数据分析法等。解题思路：介绍航空航天材料疲劳功能评估的几种方法。

5.答案：航空航天材料的耐腐蚀功能提高方法包括表面处理、材料合金化、复合材料和结构优化等。解题思路：列举提高航空航天材料耐腐蚀功能的几种方法。

6.答案：航空航天材料的力学功能测试方法包括常规力学功能测试、高温力学功能测试、疲劳功能测试和断口分析等。解题思路：列举航空航天材料力学功能测试的几种方法。

7.答案：航空航天材料的加工工艺包括冲压成型、焊接、螺纹加工、精密加工和表面处理等。解题思路：介绍航空航天材料的加工工艺。

8.答案：航空航天材料的研究方向包括新材料研发、材料功能优化、材料加工工艺改进、材料仿真与预测和材料回收与再生等。解题思路：列举航空航天材料的研究方向。五、论述题1.论述航空航天材料在航空航天领域的重要性。

论述要点：

航空航天材料对飞机功能的影响，包括结构强度、耐高温性、重量等。

材料功能对飞行安全的影响。

新材料在提高航空航天器功能中的作用。

2.论述航空航天材料的发展趋势。

论述要点：

航空航天材料的轻量化趋势。

高温功能材料的研发和应用。

可回收和环保材料的发展。

3.论述航空航天材料在航空发动机中的应用。

论述要点：

航空发动机对材料功能的要求。

先进合金和陶瓷在发动机中的应用实例。

复合材料在发动机部件中的应用。

4.论述航空航天材料在航空航天器结构中的应用。

论述要点：

高强度钢和铝合金在飞机结构中的使用。

复合材料在机翼和机身结构中的应用。

轻质结构材料的发展对飞机功能的提升。

5.论述航空航天材料在航空航天器热防护系统中的应用。

论述要点：

热防护材料在高温环境下的保护作用。

再生材料和陶瓷涂层在热防护中的应用。

热防护材料对航空航天器耐久性的影响。

6.论述航空航天材料在航空航天器推进系统中的应用。

论述要点：

推进系统对材料耐磨性和耐腐蚀性的要求。

高温合金在火箭发动机中的应用。

复合材料在推进系统部件中的应用。

7.论述航空航天材料在航空航天器电子设备中的应用。

论述要点：

电磁屏蔽材料在电子设备中的应用。

高频材料在雷达和通信设备中的应用。

耐高温和耐辐射材料在电子设备中的保护作用。

8.论述航空航天材料在航空航天器生命保障系统中的应用。

论述要点：

生命保障系统对材料的生物相容性要求。

高功能复合材料在氧气瓶和生命维持系统中的应用。

航空航天材料对宇航员生命安全的保障。

答案及解题思路：

1.答案：

航空航天材料在航空航天领域的重要性体现在其直接关系到航空航天器的功能、安全和耐久性。高功能材料可以减轻结构重量，提高燃油效率，增强结构强度，减少维修成本，是航空航天技术进步的关键。

解题思路：

分析航空航天材料如何影响飞机的功能参数，如速度、航程、载重等，以及如何保障飞行安全。

2.答案：

航空航天材料的发展趋势包括轻量化、高强度、耐高温、耐腐蚀和环保。未来材料将更加注重复合材料的研发，以及高温合金和陶瓷材料的创新。

解题思路：

分析当前航空航天材料技术的限制，以及新技术、新材料的发展方向。

3.答案：

航空发动机中的航空航天材料应用包括高温合金、陶瓷和复合材料。这些材料在提高发动机效率、降低排放和延长使用寿命方面发挥着重要作用。

解题思路：

结合具体案例，分析不同材料在航空发动机中的应用及其优势。

4.答案：

航空航天器结构中的材料应用包括高强度钢、铝合金和复合材料。这些材料的选择直接影响着飞机的强度、重量和功能。

解题思路：

比较不同材料在结构中的应用，分析其对结构功能的影响。

5.答案：

热防护材料在航空航天器热防护系统中的应用包括陶瓷涂层和再生材料。这些材料可以有效保护航空航天器在高温环境下的安全。

解题思路：

分析热防护材料的工作原理，以及其在实际中的应用效果。

6.答案：

推进系统中的航空航天材料应用包括高温合金和复合材料。这些材料保证了推进系统的耐磨损和耐腐蚀功能。

解题思路：

结合推进系统的工作环境，分析所需材料的特性。

7.答案：

电子设备中的航空航天材料应用包括电磁屏蔽材料和高频材料。这些材料保证了电子设备的稳定运行。

解题思路：

分析电子设备的工作原理，确定所需材料的功能要求。

8.答案：

生命保障系统中的航空航天材料应用包括生物相容材料和复合材料。这些材料保证了宇航员在空间环境中的生命安全。

解题思路：

结合宇航员的生活和工作环境，分析所需材料的生物相容性和其他功能要求。六、计算题1.计算某航空发动机叶片材料的疲劳寿命。

给定条件：叶片材料为镍基高温合金，厚度为5mm，表面粗糙度为Ra1.6μm，载荷幅值为200MPa，循环次数为10^6次。

解答：使用SN曲线和材料特性，计算叶片材料的疲劳寿命。

2.计算某航空航天结构件的耐腐蚀功能。

给定条件：结构件材料为铝合金，环境为海水腐蚀环境，腐蚀速率数据为0.1mm/年。

解答：根据腐蚀速率和结构件表面积，计算结构件的腐蚀寿命。

3.计算某航空航天材料的力学功能。

给定条件：材料为钛合金，室温下的屈服强度为620MPa，抗拉强度为800MPa，伸长率为15%。

解答：根据材料标准，计算材料的弹性模量和泊松比。

4.计算某航空航天材料的加工工艺成本。

给定条件：材料为钛合金，加工零件尺寸为50mmx50mmx10mm，加工过程包括车削、铣削和磨削。

解答：根据加工时间、材料成本和加工设备费用，计算加工工艺成本。

5.计算某航空航天材料的研发周期。

给定条件：研发项目包括材料合成、功能测试、结构优化和实验验证。

解答：根据各阶段所需时间和里程碑，计算整个研发周期的预计时长。

6.计算某航空航天材料的制造成本。

给定条件：材料为复合材料，单件产品成本为2000元，年产量为1000件。

解答：计算单位产品制造成本，包括原材料、人工、能源和设备折旧等费用。

7.计算某航空航天材料的功能改进效果。

给定条件：改进前材料功能为抗拉强度500MPa，改进后为600MPa。

解答：计算功能提升的百分比，评估改进效果。

8.计算某航空航天材料的资源消耗。

给定条件：材料为铝合金，每生产1kg产品消耗电力为200kWh，水资源为10升。

解答：根据产品产量和资源消耗系数，计算总的资源消耗量。

答案及解题思路：

1.疲劳寿命=SN曲线中的N值，需要查阅材料手册或进行实验确定。

解题思路：首先确定材料在循环载荷下的SN曲线，然后根据给定的载荷幅值和循环次数，找到对应的N值，即为疲劳寿命。

2.腐蚀寿命=结构件表面积/腐蚀速率

解题思路：计算结构件的总表面积，然后除以每年的腐蚀速率，得到腐蚀寿命。

3.弹性模量=抗拉强度/伸长率，泊松比=(1伸长率)/伸长率

解题思路：直接根据材料标准数据计算弹性模量和泊松比。

4.加工工艺成本=加工时间单位时间成本材料成本设备折旧

解题思路：计算每道工序的加工时间，乘以相应的成本，加上材料成本和设备折旧。

5.研发周期=各阶段时间之和

解题思路：将研发过程分为多个阶段，计算每个阶段所需时间，相加得到总周期。

6.制造成本=单件产品成本年产量

解题思路：根据单位产品成本和年产量计算总制造成本。

7.功能改进效果=(改进后功能改进前功能)/改进前功能100%

解题思路：计算功能提升的绝对值，除以改进前的功能，乘以100%得到提升百分比。

8.资源消耗=产品产量每kg产品资源消耗量

解题思路：根据产品产量和每千克产品的资源消耗量，计算总的资源消耗。七、案例分析题1.分析某航空航天材料在航空发动机中的应用。

案例：以高温钛合金在航空发动机中的应用为例。

解题思路：阐述高温钛合金的特性，如高强度、耐高温等，以及它在航空发动机中的具体应用位置和作用，如涡轮叶片、导向叶片等，以及其带来的功能提升和经济效益。

2.分析某航空航天材料在航空航天器结构中的应用。

案例：以碳纤维复合材料在航空航天器机体结构中的应用为例。

解题思路：分析碳纤维复合材料的轻质高强特性，探讨其在飞机机翼、机身等结构部件中的应用，以及相比传统材料的优势，如减重、提高疲劳寿命等。

3.分析某航空航天材料在航空航天器热防护系统中的应用。

案例：以陶瓷纤维材料在航天器热防护系统中的应用为例。

解题思路：介绍陶瓷纤维材料的高温隔热功能，解释其在航天器再入大气层时如何保护航天器结构，以及该材料在热防护系统中的设计要