航空航天材料學(xué)知識專題姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.航空航天材料學(xué)的核心研究領(lǐng)域是：

（1）航空航天結(jié)構(gòu)材料

（2）航空航天功能材料

（3）航空航天復(fù)合材料

（4）航空航天表面處理技術(shù)

2.下列哪種材料不屬于航空航天結(jié)構(gòu)材料？

（1）鈦合金

（2）鋁合金

（3）碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

（4）石墨烯

3.航空航天功能材料的主要作用是：

（1）提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

（2）降低重量

（3）改善熱穩(wěn)定性

（4）實(shí)現(xiàn)特殊功能

4.下列哪一項(xiàng)不是航空航天復(fù)合材料的特點(diǎn)？

（1）高強(qiáng)度

（2）低密度

（3）良好的耐腐蝕性

（4）易加工性

5.航空航天表面處理技術(shù)的主要目的是：

（1）提高材料的表面功能

（2）降低材料的表面摩擦系數(shù)

（3）增強(qiáng)材料的耐腐蝕性

（4）實(shí)現(xiàn)特殊功能

答案及解題思路：

1.答案：（3）航空航天復(fù)合材料

解題思路：航空航天材料學(xué)的研究領(lǐng)域涵蓋了結(jié)構(gòu)、功能、復(fù)合材料和表面處理技術(shù)。其中，航空航天復(fù)合材料因其優(yōu)異的綜合功能，成為核心研究領(lǐng)域之一。

2.答案：（4）石墨烯

解題思路：航空航天結(jié)構(gòu)材料通常指的是那些用于航空航天器結(jié)構(gòu)件的材料，如鈦合金、鋁合金和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。石墨烯雖然具有優(yōu)異的功能，但目前尚未廣泛應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域。

3.答案：（4）實(shí)現(xiàn)特殊功能

解題思路：航空航天功能材料的主要作用并非單純提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、降低重量或改善熱穩(wěn)定性，而是通過實(shí)現(xiàn)特殊功能，如電磁屏蔽、隱身等，以滿足航空航天器的特殊需求。

4.答案：（4）易加工性

解題思路：航空航天復(fù)合材料的特點(diǎn)包括高強(qiáng)度、低密度和良好的耐腐蝕性，但易加工性并非其顯著特點(diǎn)。復(fù)合材料在加工過程中可能存在一定的難度。

5.答案：（3）增強(qiáng)材料的耐腐蝕性

解題思路：航空航天表面處理技術(shù)的主要目的是通過改善材料的表面功能，提高其耐腐蝕性、降低表面摩擦系數(shù)，或?qū)崿F(xiàn)特殊功能。其中，增強(qiáng)材料的耐腐蝕性是表面處理技術(shù)的重要應(yīng)用之一。二、填空題1.航空航天材料學(xué)的研究內(nèi)容包括材料基礎(chǔ)理論、材料加工工藝、材料失效與防護(hù)等方面。

2.航空航天結(jié)構(gòu)材料主要包括鋁合金、鈦合金、復(fù)合材料等。

3.航空航天功能材料主要包括高溫合金、耐腐蝕合金、形狀記憶合金等。

4.航空航天復(fù)合材料主要包括碳纖維增強(qiáng)塑料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳化硅纖維增強(qiáng)陶瓷等。

5.航空航天表面處理技術(shù)主要包括陽極氧化、電鍍、等離子噴涂等。

答案及解題思路：

1.航空航天材料學(xué)的研究內(nèi)容包括______、______、______等方面。

答案：材料基礎(chǔ)理論、材料加工工藝、材料失效與防護(hù)

解題思路：此題考察對航空航天材料學(xué)研究內(nèi)容的理解。航空航天材料學(xué)的研究涉及材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論，如材料的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電學(xué)等基礎(chǔ)性質(zhì)；材料加工工藝，包括成型、熱處理等過程；以及材料的失效與防護(hù)，即如何提高材料的壽命和可靠性。

2.航空航天結(jié)構(gòu)材料主要包括______、______、______等。

答案：鋁合金、鈦合金、復(fù)合材料

解題思路：航空航天結(jié)構(gòu)材料需具備高強(qiáng)度、低密度等特性。鋁合金因其輕質(zhì)高強(qiáng)的特性被廣泛應(yīng)用；鈦合金因其良好的耐腐蝕性和力學(xué)功能也被廣泛使用；復(fù)合材料則因能夠結(jié)合不同材料的優(yōu)點(diǎn)而成為航空航天結(jié)構(gòu)材料的重要發(fā)展方向。

3.航空航天功能材料主要包括______、______、______等。

答案：高溫合金、耐腐蝕合金、形狀記憶合金

解題思路：航空航天功能材料是指在特定功能領(lǐng)域發(fā)揮作用的材料。高溫合金適用于高溫環(huán)境下的發(fā)動(dòng)機(jī)部件；耐腐蝕合金適用于惡劣環(huán)境下的結(jié)構(gòu)材料；形狀記憶合金則因其獨(dú)特的變形和回復(fù)特性而被用于需要復(fù)雜形狀變形的應(yīng)用。

4.航空航天復(fù)合材料主要包括______、______、______等。

答案：碳纖維增強(qiáng)塑料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳化硅纖維增強(qiáng)陶瓷

解題思路：航空航天復(fù)合材料是結(jié)合了兩種或多種材料優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)塑料因其高強(qiáng)度、高剛度和低密度的特性而被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域；玻璃纖維增強(qiáng)塑料具有良好的耐腐蝕性和強(qiáng)度；碳化硅纖維增強(qiáng)陶瓷則具有極高的耐熱性和耐腐蝕性。

5.航空航天表面處理技術(shù)主要包括______、______、______等。

答案：陽極氧化、電鍍、等離子噴涂

解題思路：航空航天表面處理技術(shù)是提高材料表面功能的重要手段。陽極氧化可以增加材料的耐腐蝕性和耐磨性；電鍍可以改變材料的表面電學(xué)性質(zhì)；等離子噴涂則可以形成高附著力的涂層，提高材料的耐高溫性和耐磨性。三、判斷題1.航空航天材料學(xué)的研究對象僅限于飛機(jī)、衛(wèi)星等航天器材料。（×）

解題思路：航空航天材料學(xué)的研究對象不僅限于飛機(jī)、衛(wèi)星等航天器材料，還包括火箭、導(dǎo)彈、空間站等航天器及航天相關(guān)設(shè)備所需的各種材料。該學(xué)科旨在研究航天材料的設(shè)計(jì)、制備、功能評價(jià)、應(yīng)用及其在航天工程中的優(yōu)化應(yīng)用。

2.航空航天結(jié)構(gòu)材料的主要作用是提高材料的強(qiáng)度和剛度。（√）

解題思路：航空航天結(jié)構(gòu)材料的主要作用確實(shí)是提高材料的強(qiáng)度和剛度。這是為了保證航天器結(jié)構(gòu)在極端環(huán)境下的安全性和可靠性，例如高溫、高壓、腐蝕等。

3.航空航天功能材料主要應(yīng)用于提高材料的特殊功能。（√）

解題思路：航空航天功能材料的主要特點(diǎn)是具有特定的功能，如導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕、隱身等。這些材料在航天器上發(fā)揮著關(guān)鍵作用，如提高飛行器的功能、保障宇航員的安全等。

4.航空航天復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同功能材料組成的。（√）

解題思路：航空航天復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同功能材料通過物理或化學(xué)方法結(jié)合而成。這種材料具有優(yōu)異的綜合功能，可以滿足航天器在高溫、高壓、腐蝕等極端環(huán)境下的需求。

5.航空航天表面處理技術(shù)可以提高材料的表面功能，延長使用壽命。（√）

解題思路：航空航天表面處理技術(shù)可以通過改變材料表面的物理、化學(xué)功能，提高材料的表面功能，如抗氧化、耐腐蝕、耐磨等。這有助于延長材料的使用壽命，提高航天器的可靠性。

：四、簡答題1.簡述航空航天材料學(xué)的研究內(nèi)容。

航空航天材料學(xué)主要研究航空航天器所用材料的功能、結(jié)構(gòu)、加工工藝和應(yīng)用，涉及材料的基本功能、材料的加工成型技術(shù)、材料的力學(xué)行為、材料的耐高溫、耐腐蝕功能等。研究內(nèi)容包括：

材料的選擇與評價(jià)；

材料的加工與成型技術(shù)；

材料的力學(xué)功能與結(jié)構(gòu)分析；

材料的耐高溫、耐腐蝕功能研究；

材料的環(huán)境適應(yīng)性研究；

材料的可靠性分析與壽命預(yù)測。

2.簡述航空航天結(jié)構(gòu)材料的主要特點(diǎn)。

航空航天結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具備以下主要特點(diǎn)：

高強(qiáng)度、高剛度；

良好的疲勞功能；

良好的斷裂韌性；

良好的抗熱震功能；

良好的抗腐蝕功能；

優(yōu)良的加工功能；

適應(yīng)航空航天特殊環(huán)境的能力。

3.簡述航空航天功能材料的主要特點(diǎn)。

航空航天功能材料應(yīng)具備以下主要特點(diǎn)：

高功能；

良好的可靠性；

良好的耐久性；

良好的環(huán)境適應(yīng)性；

良好的安全性；

良好的加工功能；

與其他材料的兼容性。

4.簡述航空航天復(fù)合材料的主要特點(diǎn)。

航空航天復(fù)合材料的主要特點(diǎn)

輕質(zhì)高強(qiáng)；

疲勞功能好；

阻燃性好；

抗腐蝕性好；

易于成型加工；

良好的隔熱功能；

可根據(jù)需要調(diào)整功能。

5.簡述航空航天表面處理技術(shù)的主要特點(diǎn)。

航空航天表面處理技術(shù)的主要特點(diǎn)

增強(qiáng)材料的表面功能；

改善材料的耐腐蝕性；

延長材料的壽命；

提高材料的加工功能；

增強(qiáng)材料的耐磨性；

節(jié)能減排；

環(huán)保。

答案及解題思路：

1.答案：航空航天材料學(xué)的研究內(nèi)容主要包括材料的選擇與評價(jià)、材料的加工與成型技術(shù)、材料的力學(xué)功能與結(jié)構(gòu)分析、材料的耐高溫、耐腐蝕功能研究、材料的環(huán)境適應(yīng)性研究、材料的可靠性分析與壽命預(yù)測。

解題思路：從航空航天材料學(xué)的定義入手，分別闡述各個(gè)研究內(nèi)容的要點(diǎn)。

2.答案：航空航天結(jié)構(gòu)材料的主要特點(diǎn)包括高強(qiáng)度、高剛度、良好的疲勞功能、良好的斷裂韌性、良好的抗熱震功能、良好的抗腐蝕功能、優(yōu)良的加工功能、適應(yīng)航空航天特殊環(huán)境的能力。

解題思路：分析航空航天結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際應(yīng)用中的功能要求，總結(jié)出其主要特點(diǎn)。

3.答案：航空航天功能材料的主要特點(diǎn)包括高功能、良好的可靠性、良好的耐久性、良好的環(huán)境適應(yīng)性、良好的安全性、良好的加工功能、與其他材料的兼容性。

解題思路：分析航空航天功能材料在航空航天器中的功能和應(yīng)用，總結(jié)出其主要特點(diǎn)。

4.答案：航空航天復(fù)合材料的主要特點(diǎn)包括輕質(zhì)高強(qiáng)、疲勞功能好、阻燃性好、抗腐蝕性好、易于成型加工、良好的隔熱功能、可根據(jù)需要調(diào)整功能。

解題思路：分析復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，總結(jié)出其主要特點(diǎn)。

5.答案：航空航天表面處理技術(shù)的主要特點(diǎn)包括增強(qiáng)材料的表面功能、改善材料的耐腐蝕性、延長材料的壽命、提高材料的加工功能、增強(qiáng)材料的耐磨性、節(jié)能減排、環(huán)保。

解題思路：分析表面處理技術(shù)在航空航天材料中的應(yīng)用，總結(jié)出其主要特點(diǎn)。五、論述題1.論述航空航天材料學(xué)在航空航天領(lǐng)域的重要性。

答案：

航空航天材料學(xué)在航空航天領(lǐng)域的重要性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

提高航空航天器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性，保證飛行安全。

降低航空航天器的重量，提高燃油效率和載重能力。

增強(qiáng)航空航天器的抗熱、抗腐蝕、抗疲勞等功能。

改善航空航天器的功能，如降低噪音、減少振動(dòng)等。

解題思路：

首先闡述航空航天材料在保證飛行安全、提高效率、增強(qiáng)功能等方面的作用，然后結(jié)合具體案例和最新研究成果進(jìn)行論述。

2.論述航空航天材料學(xué)在航空航天器設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

答案：

航空航天材料學(xué)在航空航天器設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用包括：

選擇合適的材料以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高承載能力。

通過材料功能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)，降低能耗。

采用復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造。

利用新型材料，如高溫合金、鈦合金等，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功能。

解題思路：

從材料選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、輕量化設(shè)計(jì)、復(fù)合材料應(yīng)用和新型材料利用等方面，結(jié)合具體案例和設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行論述。

3.論述航空航天材料學(xué)在航空航天器制造中的具體應(yīng)用。

答案：

航空航天材料學(xué)在航空航天器制造中的具體應(yīng)用有：

材料加工技術(shù)的研究與開發(fā)，如精密成型、焊接等。

材料功能測試與評估，保證材料質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。

新型材料制造工藝的摸索，如增材制造、復(fù)合材料制備等。

材料在制造過程中的質(zhì)量控制，如熱處理、表面處理等。

解題思路：

從材料加工技術(shù)、功能測試、新型材料制造工藝和質(zhì)量控制等方面，結(jié)合具體制造案例和工藝流程進(jìn)行論述。

4.論述航空航天材料學(xué)在航空航天器維修中的具體應(yīng)用。

答案：

航空航天材料學(xué)在航空航天器維修中的具體應(yīng)用包括：

材料損傷評估與修復(fù)技術(shù)，如無損檢測、涂層修復(fù)等。

材料老化機(jī)理研究，延長材料使用壽命。

材料替換與更新策略，提高維修效率。

維修過程中的材料功能監(jiān)控，保證維修質(zhì)量。

解題思路：

從材料損傷評估、老化機(jī)理研究、材料替換策略和功能監(jiān)控等方面，結(jié)合具體維修案例和實(shí)際操作進(jìn)行論述。

5.論述航空航天材料學(xué)在航空航天器可持續(xù)發(fā)展中的具體應(yīng)用。

答案：

航空航天材料學(xué)在航空航天器可持續(xù)發(fā)展中的具體應(yīng)用有：

開發(fā)可回收、可降解的航空航天材料，減少環(huán)境污染。

提高材料循環(huán)利用率，降低資源消耗。

研究環(huán)境友好型材料，如生物基材料、納米材料等。

推廣綠色制造工藝，減少生產(chǎn)過程中的能源消耗和排放。

解題思路：

從環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、新型材料和綠色制造工藝等方面，結(jié)合具體案例和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行論述。六、計(jì)算題1.計(jì)算一個(gè)航空航天結(jié)構(gòu)件的重量

已知條件：

材料密度：2.8g/cm3

長度：50cm

寬度：20cm

高度：10cm

2.計(jì)算一個(gè)航空航天結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度

已知條件：

材料屈服強(qiáng)度：500MPa

結(jié)構(gòu)件長度：100mm

結(jié)構(gòu)件寬度：50mm

結(jié)構(gòu)件高度：30mm

3.計(jì)算一個(gè)航空航天結(jié)構(gòu)件的剛度

已知條件：

材料彈性模量：200GPa

結(jié)構(gòu)件長度：100mm

結(jié)構(gòu)件寬度：50mm

結(jié)構(gòu)件高度：30mm

4.計(jì)算一個(gè)航空航天結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命

已知條件：

材料疲勞極限：300MPa

結(jié)構(gòu)件應(yīng)力幅：100MPa

5.計(jì)算一個(gè)航空航天結(jié)構(gòu)件的腐蝕速率

已知條件：

材料腐蝕速率常數(shù)K：0.1mm/年

結(jié)構(gòu)件暴露面積：100cm2

答案及解題思路：

1.計(jì)算航空航天結(jié)構(gòu)件的重量

解題思路：

體積V=長度×寬度×高度

重量W=體積×密度

轉(zhuǎn)換單位：體積從cm3轉(zhuǎn)換為g，重量從g轉(zhuǎn)換為kg

答案：

V=50cm×20cm×10cm=10000cm3

W=10000cm3×2.8g/cm3=28000g=28kg

2.計(jì)算航空航天結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度

解題思路：

強(qiáng)度通常指抗壓強(qiáng)度，公式為：σ=F/A，其中F為力，A為受力面積

假設(shè)結(jié)構(gòu)件為立方體，受力面積為底面積

答案：

A=長度×寬度=100mm×50mm=5000mm2

σ=500MPa=500×10^6Pa

σ=F/A，因此F=σ×A=500×10^6Pa×5000mm2=2.5×10^9N

3.計(jì)算航空航天結(jié)構(gòu)件的剛度

解題思路：

剛度通常指彈性模量E，公式為：E=σ/ε，其中ε為應(yīng)變

假設(shè)結(jié)構(gòu)件受到壓縮，計(jì)算應(yīng)變?chǔ)?ΔL/L，其中ΔL為長度變化，L為原始長度

答案：

ε=ΔL/L，假設(shè)ΔL為已知，E=200GPa=200×10^9Pa

4.計(jì)算航空航天結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命

解題思路：

疲勞壽命通常通過SN曲線計(jì)算，公式為：N=C/(σmean)^n，其中σmean為平均應(yīng)力，n為疲勞指數(shù)，C為常數(shù)

σmean=(σmaxσmin)/2，σmax為最大應(yīng)力，σmin為最小應(yīng)力

答案：

σmean=(300MPa100MPa)/2=200MPa

N=C/(σmean)^n，其中C和n為材料特性參數(shù)，需查表或計(jì)算得出

5.計(jì)算航空航天結(jié)構(gòu)件的腐蝕速率

解題思路：

腐蝕速率V=K×A，其中K為腐蝕速率常數(shù)，A為暴露面積

答案：

V=0.1mm/年×100cm2=10mm2/年七、案例分析題1.分析一種航空航天結(jié)構(gòu)件在高溫、高壓、腐蝕等環(huán)境下的失效原因。

案例背景：某型號航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片材料為鎳基高溫合金，在使用過程中出現(xiàn)裂紋和剝落現(xiàn)象。

問題分析：

a.高溫下的材料功能變化；

b.高壓下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析；

c.腐蝕對材料功能的影響；

d.疲勞裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展。

解答：

答案：高溫下，鎳基高溫合金的蠕變強(qiáng)度降低，導(dǎo)致渦輪葉片出現(xiàn)裂紋；高壓下，葉片承受較大的應(yīng)力，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展；腐蝕導(dǎo)致材料表面形成薄弱層，加速裂紋的萌生和擴(kuò)展。

解題思路：結(jié)合材料學(xué)、力學(xué)和腐蝕學(xué)知識，分析高溫、高壓、腐蝕對材料功能的影響，以及這些因素如何導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件失效。

2.分析一種航空航天結(jié)構(gòu)件在復(fù)合材料應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

案例背景：某型號飛機(jī)的機(jī)翼蒙皮采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）制造。

問題分析：

a.復(fù)合材料的強(qiáng)度、剛度和耐腐蝕性；

b.復(fù)合材料的重量輕、減振功能好；

c.復(fù)合材料的成型工藝復(fù)雜，維修難度大；

d.復(fù)合材料在高溫、高壓環(huán)境下的功能變化。

解答：

答案：復(fù)合材料優(yōu)點(diǎn)包括重量輕、強(qiáng)度高、剛度高、耐腐蝕性好；缺點(diǎn)包括成型工藝復(fù)雜、維修難度大，以及高溫、高壓環(huán)境下功能可能降低。

解題思路：比較復(fù)合材料與傳統(tǒng)金屬材料在功能上的差異，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用