航空航天工程材料研究習(xí)題姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號(hào)和地址名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、單選題1.航空航天工程材料中，哪種材料的熔點(diǎn)最高？

A.鈦合金

B.鎳基高溫合金

C.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

D.鈦合金/鎳基高溫合金的復(fù)合材料

2.下列哪項(xiàng)不是航空鋁合金的特點(diǎn)？

A.良好的耐腐蝕性

B.高強(qiáng)度

C.高導(dǎo)電性

D.良好的焊接功能

3.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在航空航天中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在哪個(gè)方面？

A.結(jié)構(gòu)部件

B.發(fā)動(dòng)機(jī)葉片

C.燃料罐

D.以上都是

4.下列哪項(xiàng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金材料的典型應(yīng)用？

A.發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片

B.發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室

C.發(fā)動(dòng)機(jī)軸

D.以上都是

5.航空航天工程材料中的鈦合金主要分為哪兩大類？

A.α型鈦合金和β型鈦合金

B.αβ型鈦合金和全β型鈦合金

C.鋁基和鎂基鈦合金

D.以上都不是

6.下列哪項(xiàng)不是金屬基復(fù)合材料的特點(diǎn)？

A.高強(qiáng)度和高剛度

B.良好的耐腐蝕性

C.良好的導(dǎo)電性

D.低密度

7.航空航天工程材料中的高溫合金主要有哪些應(yīng)用？

A.發(fā)動(dòng)機(jī)部件

B.熱交換器

C.航天器熱防護(hù)系統(tǒng)

D.以上都是

8.下列哪項(xiàng)不是航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研究方向？

A.高溫合金的抗氧化功能

B.超合金的疲勞壽命

C.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)優(yōu)化

D.航天器表面涂層的研究

答案及解題思路：

1.答案：B

解題思路：熔點(diǎn)最高的材料通常是金屬，其中鎳基高溫合金的熔點(diǎn)最高。

2.答案：C

解題思路：航空鋁合金主要用于結(jié)構(gòu)件，其特點(diǎn)不包括高導(dǎo)電性。

3.答案：D

解題思路：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其高強(qiáng)度、低密度等特性，在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。

4.答案：D

解題思路：航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金材料廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的多個(gè)關(guān)鍵部件。

5.答案：B

解題思路：鈦合金主要分為α型、αβ型和β型，其中αβ型鈦合金和全β型鈦合金是兩大類。

6.答案：C

解題思路：金屬基復(fù)合材料通常具有良好的耐腐蝕性、高強(qiáng)度和高剛度，但導(dǎo)電性可能不如純金屬。

7.答案：D

解題思路：高溫合金廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的多個(gè)方面，包括發(fā)動(dòng)機(jī)部件、熱交換器和熱防護(hù)系統(tǒng)等。

8.答案：C

解題思路：航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研究方向包括高溫合金和復(fù)合材料的研究，而表面涂層的研究不屬于此范疇。二、多選題1.航空航天工程材料中，下列哪些屬于高溫合金？

A.鎳基高溫合金

B.鈦基高溫合金

C.鋁基高溫合金

D.鉬基高溫合金

2.下列哪些材料屬于航空航天工程材料中的復(fù)合材料？

A.碳纖維增強(qiáng)塑料

B.玻璃纖維增強(qiáng)塑料

C.金屬基復(fù)合材料

D.陶瓷基復(fù)合材料

3.下列哪些材料在航空航天工程中具有較好的耐腐蝕功能？

A.鎳基合金

B.鈦合金

C.鉭合金

D.鋁合金

4.航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研究方向包括哪些？

A.高溫材料的研發(fā)

B.耐腐蝕材料的研發(fā)

C.輕質(zhì)高強(qiáng)材料的研發(fā)

D.稀有金屬材料的研發(fā)

5.航空鋁合金的功能特點(diǎn)有哪些？

A.密度低

B.強(qiáng)度高

C.耐腐蝕性好

D.易加工

6.航空航天工程材料中的鈦合金主要有哪些應(yīng)用？

A.發(fā)動(dòng)機(jī)部件

B.結(jié)構(gòu)件

C.航天器殼體

D.燃料系統(tǒng)

7.下列哪些材料屬于航空航天工程材料中的金屬基復(fù)合材料？

A.鈦基復(fù)合材料

B.鎳基復(fù)合材料

C.鋁基復(fù)合材料

D.鉬基復(fù)合材料

8.航空航天工程材料中的高溫合金主要有哪些特點(diǎn)？

A.高熔點(diǎn)

B.高強(qiáng)度

C.良好的抗氧化性

D.良好的熱穩(wěn)定性

答案及解題思路：

1.答案：A,B,D

解題思路：高溫合金是指能夠在高溫環(huán)境下保持強(qiáng)度和穩(wěn)定性的合金。鎳基和鈦基高溫合金因其優(yōu)異的高溫功能而被廣泛應(yīng)用，鉬基高溫合金也因其耐腐蝕性而受到重視。

2.答案：A,B,C,D

解題思路：復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組成的，它們?cè)诤娇蘸教旃こ讨幸蚓哂袃?yōu)異的綜合功能而被廣泛應(yīng)用。

3.答案：A,B,C

解題思路：在航空航天工程中，耐腐蝕功能對(duì)于材料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性。鎳基合金、鈦合金和鉭合金因其耐腐蝕功能而被選用。

4.答案：A,B,C

解題思路：航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研究方向集中在提高材料的耐高溫、耐腐蝕和輕量化功能，以滿足更高的發(fā)動(dòng)機(jī)功能要求。

5.答案：A,B,C,D

解題思路：航空鋁合金因其密度低、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好和易加工等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。

6.答案：A,B,C

解題思路：鈦合金因其高強(qiáng)度、耐腐蝕性和良好的抗蠕變功能，被廣泛應(yīng)用于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)部件、結(jié)構(gòu)件和航天器殼體等。

7.答案：A,B,C,D

解題思路：金屬基復(fù)合材料通過(guò)將金屬與其它材料結(jié)合，可以顯著提高材料的綜合功能，因此在航空航天工程中得到廣泛應(yīng)用。

8.答案：A,B,C,D

解題思路：高溫合金的特點(diǎn)包括高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、良好的抗氧化性和熱穩(wěn)定性，這些特點(diǎn)使其在高溫環(huán)境下仍能保持良好的功能。三、判斷題1.航空鋁合金的強(qiáng)度和耐腐蝕功能均優(yōu)于鈦合金。（×）

解題思路：航空鋁合金和鈦合金都是重要的航空航天工程材料。鈦合金以其優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度以及良好的耐腐蝕功能而著稱，其強(qiáng)度通常優(yōu)于鋁合金。因此，此判斷題的答案為錯(cuò)誤。

2.航空航天工程材料中的復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度和比剛度。（√）

解題思路：復(fù)合材料，尤其是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，因其輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，在航空航天工程中得到了廣泛應(yīng)用。它們的比強(qiáng)度和比剛度確實(shí)較高，因此此判斷題的答案為正確。

3.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在航空航天工程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)部件上。（√）

解題思路：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其高強(qiáng)度、低密度和良好的耐腐蝕性，在航空航天工程中被廣泛用于制造飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件，如機(jī)翼、尾翼等。因此此判斷題的答案為正確。

4.航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研究方向不包括耐腐蝕功能。（×）

解題思路：航空發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫、高壓和高速環(huán)境下工作，材料的耐腐蝕功能是關(guān)鍵要求之一。因此，耐腐蝕功能是航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料研究的重要方向。此判斷題的答案為錯(cuò)誤。

5.航空鋁合金具有良好的耐熱性。（×）

解題思路：雖然航空鋁合金在耐腐蝕性方面表現(xiàn)良好，但其耐熱性不如鈦合金和高溫合金。在高溫環(huán)境下，鋁合金的強(qiáng)度和穩(wěn)定性會(huì)顯著下降。因此此判斷題的答案為錯(cuò)誤。

6.高溫合金在航空航天工程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在渦輪葉片和渦輪盤上。（√）

解題思路：高溫合金因其優(yōu)異的高溫功能，被廣泛應(yīng)用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，如渦輪葉片和渦輪盤。因此此判斷題的答案為正確。

7.航空航天工程材料中的金屬基復(fù)合材料具有較高的耐高溫功能。（√）

解題思路：金屬基復(fù)合材料通常具有良好的耐高溫功能，這是它們?cè)诤娇蘸教旃こ讨袘?yīng)用的一個(gè)重要原因。因此此判斷題的答案為正確。

8.航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研究方向包括提高材料的抗氧化功能。（√）

解題思路：航空發(fā)動(dòng)機(jī)在高空飛行中會(huì)暴露于高溫和氧化環(huán)境中，因此提高材料的抗氧化功能是航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料研究的一個(gè)重要方向。此判斷題的答案為正確。四、填空題1.航空鋁合金的代號(hào)通常以“2”開(kāi)頭。

2.航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料中的高溫合金主要分為“鎳基高溫合金”和“鈷基高溫合金”。

3.航空航天工程材料中的復(fù)合材料主要包括“碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料”、“玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料”和“陶瓷基復(fù)合材料”。

4.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的增強(qiáng)材料是“碳纖維”，基體材料是“樹(shù)脂”。

5.航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研究方向包括提高材料的“高溫功能”、“抗氧化功能”和“抗熱疲勞功能”。

答案及解題思路：

答案：

1.2

2.鎳基高溫合金、鈷基高溫合金

3.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料

4.碳纖維、樹(shù)脂

5.高溫功能、抗氧化功能、抗熱疲勞功能

解題思路：

1.航空鋁合金代號(hào)以“2”開(kāi)頭，這是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)命名。

2.高溫合金分為鎳基和鈷基，這是因?yàn)檫@兩種合金在高溫下具有良好的抗氧化性和穩(wěn)定性。

3.復(fù)合材料包括碳纖維、玻璃纖維和陶瓷基，這些材料因其獨(dú)特的功能在航空航天中廣泛應(yīng)用。

4.碳纖維是復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料，它提供高強(qiáng)度和剛度；樹(shù)脂作為基體材料，提供良好的韌性和耐腐蝕性。

5.航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料研究主要集中在提高其高溫功能、抗氧化功能和抗熱疲勞功能，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)在極端條件下穩(wěn)定運(yùn)行。

：五、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述航空鋁合金的特點(diǎn)及其應(yīng)用。

航空鋁合金具有密度低、比強(qiáng)度高、可加工功能好等特點(diǎn)。

應(yīng)用方面，廣泛用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、機(jī)翼、機(jī)身等。

2.簡(jiǎn)述航空航天工程材料中復(fù)合材料的應(yīng)用。

復(fù)合材料在航空航天工程中具有重量輕、強(qiáng)度高、抗腐蝕功能好等優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用包括：機(jī)翼、機(jī)身、天線、座椅等。

3.簡(jiǎn)述高溫合金在航空航天工程中的應(yīng)用及其特點(diǎn)。

高溫合金廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪、燃燒室等關(guān)鍵部件。

具有高強(qiáng)度、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等特性。

4.簡(jiǎn)述航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研究方向及其重要性。

研究方向包括：提高高溫功能、改善抗氧化性、降低密度等。

重要性：提升發(fā)動(dòng)機(jī)功能、延長(zhǎng)使用壽命、提高可靠性。

5.簡(jiǎn)述航空航天工程材料中金屬基復(fù)合材料的特點(diǎn)及其應(yīng)用。

金屬基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、低密度、耐腐蝕等特性。

應(yīng)用：結(jié)構(gòu)件、機(jī)翼、機(jī)身等。

答案及解題思路：

1.答案：

航空鋁合金具有密度低、比強(qiáng)度高、可加工功能好等特點(diǎn)。

應(yīng)用方面，廣泛用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、機(jī)翼、機(jī)身等。

解題思路：

分析航空鋁合金的特點(diǎn)：密度低、比強(qiáng)度高、可加工功能好。

結(jié)合航空航天工程中的應(yīng)用案例，例如飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、機(jī)翼、機(jī)身等。

2.答案：

復(fù)合材料在航空航天工程中具有重量輕、強(qiáng)度高、抗腐蝕功能好等優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用包括：機(jī)翼、機(jī)身、天線、座椅等。

解題思路：

分析復(fù)合材料的特點(diǎn)：重量輕、強(qiáng)度高、抗腐蝕功能好。

結(jié)合航空航天工程中的應(yīng)用案例，例如機(jī)翼、機(jī)身、天線、座椅等。

3.答案：

高溫合金廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪、燃燒室等關(guān)鍵部件。

具有高強(qiáng)度、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等特性。

解題思路：

分析高溫合金的特點(diǎn)：高強(qiáng)度、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕。

結(jié)合航空航天工程中的應(yīng)用案例，例如發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪、燃燒室等關(guān)鍵部件。

4.答案：

研究方向包括：提高高溫功能、改善抗氧化性、降低密度等。

重要性：提升發(fā)動(dòng)機(jī)功能、延長(zhǎng)使用壽命、提高可靠性。

解題思路：

分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研究方向：提高高溫功能、改善抗氧化性、降低密度。

結(jié)合研究重要性：提升發(fā)動(dòng)機(jī)功能、延長(zhǎng)使用壽命、提高可靠性。

5.答案：

金屬基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、低密度、耐腐蝕等特性。

應(yīng)用：結(jié)構(gòu)件、機(jī)翼、機(jī)身等。

解題思路：

分析金屬基復(fù)合材料的特點(diǎn)：高強(qiáng)度、低密度、耐腐蝕。

結(jié)合航空航天工程中的應(yīng)用案例，例如結(jié)構(gòu)件、機(jī)翼、機(jī)身等。六、論述題1.結(jié)合實(shí)際案例，論述航空航天工程材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。

子案例一：鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

解答：

鈦合金因其高強(qiáng)度、低密度和良好的耐腐蝕功能，被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造中。例如在波音787夢(mèng)幻客機(jī)的LEAP1發(fā)動(dòng)機(jī)中，鈦合金被用于制造渦輪盤、渦輪葉片和導(dǎo)向葉片等關(guān)鍵部件，有效提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和功能。

子案例二：高溫合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

解答：

高溫合金能夠在極端高溫和高壓環(huán)境下保持穩(wěn)定的功能，因此在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫區(qū)域得到廣泛應(yīng)用。如普惠公司的GTF發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金被用于制造渦輪葉片和渦輪盤，顯著提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

2.分析航空航天工程材料的發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)航空工業(yè)的影響。

子趨勢(shì)一：高功能輕質(zhì)材料的研發(fā)

解答：

航空工業(yè)對(duì)飛行器功能要求的不斷提高，對(duì)高功能輕質(zhì)材料的需求日益增長(zhǎng)。例如碳纖維復(fù)合材料因其輕質(zhì)、高強(qiáng)度和耐腐蝕性，已成為未來(lái)航空工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)材料。

子趨勢(shì)二：智能化材料的應(yīng)用

解答：

智能化材料能夠根據(jù)環(huán)境變化自動(dòng)調(diào)整其功能，這在航空航天領(lǐng)域具有巨大潛力。如形狀記憶合金可用于飛行器的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)，提高飛行效率。

3.討論航空航天工程材料在提高飛行器功能方面的作用。

子作用一：減輕飛行器重量

解答：

航空航天工程材料通過(guò)減輕飛行器的重量，可以降低燃料消耗，提高飛行效率。例如使用鋁合金和復(fù)合材料替換傳統(tǒng)的鋼制部件，可以顯著減輕飛機(jī)的自重。

子作用二：提高飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性

解答：

航空航天工程材料的高強(qiáng)度和耐腐蝕功能，有助于提高飛行器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性，從而延長(zhǎng)其使用壽命。例如使用鈦合金和復(fù)合材料可以顯著提高飛機(jī)的耐久性。

答案及解題思路：

1.結(jié)合實(shí)際案例，論述航空航天工程材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。

答案：

實(shí)際案例：鈦合金在波音787夢(mèng)幻客機(jī)LEAP1發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用，高溫合金在普惠GTF發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。

解題思路：

確定案例背景，闡述材料特性，分析材料在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用效果。

2.分析航空航天工程材料的發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)航空工業(yè)的影響。

答案：

發(fā)展趨勢(shì)：高功能輕質(zhì)材料的研發(fā)，智能化材料的應(yīng)用。

解題思路：

列舉發(fā)展趨勢(shì)，分析其對(duì)航空工業(yè)的潛在影響。

3.討論航空航天工程材料在提高飛行器功能方面的作用。

答案：

作用：減輕飛行器重量，提高飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性。

解題思路：

列舉材料的作用，分析其對(duì)飛行器功能的具體提升效果。七、綜合題1.針對(duì)某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片，設(shè)計(jì)一種新型高溫合金材料，并說(shuō)明其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

設(shè)計(jì)思路：

材料選擇：考慮渦輪葉片在高溫、高壓環(huán)境下的工作特性，選擇鎳基合金作為基礎(chǔ)材料。

合金成分：通過(guò)添加鈦、鉬、鉿等元素，提高材料的抗氧化、耐熱功能。

熱處理工藝：優(yōu)化熱處理工藝，以獲得良好的組織結(jié)構(gòu)和功能。

應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

高熱強(qiáng)度：提升渦輪葉片在高溫環(huán)境下的工作能力。

優(yōu)異的抗氧化性：延長(zhǎng)葉片的使用壽命。

良好的抗蠕變性：提高渦輪葉片的可靠性。

2.比較航空鋁合金和鈦合金在航空航天工程中的應(yīng)用，分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

鋁合金：

優(yōu)點(diǎn)：

密度低：減輕飛行器重量，提高燃油效率。

加工功能好：易于加工成型，降低制造成本。

耐腐蝕