2026年航空航天工程師專業(yè)知識競賽題含航空材料應(yīng)用一、單選題（共10題，每題2分，合計20分）考察方向：航空材料基礎(chǔ)性能與選用1.某型號戰(zhàn)斗機起落架減震支柱采用高強度鋼，其主要失效模式為疲勞斷裂。為提高其疲勞壽命，應(yīng)優(yōu)先選用以下哪種表面處理工藝？A.氮化處理B.滲碳處理C.滾壓強化D.淬火處理2.某航空發(fā)動機渦輪盤在工作過程中承受高溫（1200°C）和應(yīng)力，常用材料為鎳基單晶高溫合金。其優(yōu)異性能主要得益于以下哪種強化機制？A.晶界強化B.固溶強化C.位錯強化D.細晶強化3.某商用飛機結(jié)構(gòu)件采用鋁合金Al-2.5Cu，在長期服役后出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。其主要腐蝕類型為？A.應(yīng)力腐蝕開裂B.電偶腐蝕C.點蝕D.脫碳腐蝕4.某直升機傳動軸需承受高轉(zhuǎn)速和沖擊載荷，選用鈦合金TC4的主要原因在于其？A.高比強度B.良好的導(dǎo)電性C.高導(dǎo)熱率D.易于焊接5.某新型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件（碳纖維增強樹脂基體）在濕熱環(huán)境下使用時，主要失效機制為？A.熱膨脹不匹配B.纖維分層C.基體開裂D.纖維斷裂6.某航天器熱防護系統(tǒng)（TPS）需承受再入大氣層時的極端溫度（>2000°C），常用材料為碳/碳復(fù)合材料。其主要優(yōu)勢在于？A.高導(dǎo)熱率B.高比模量C.高抗氧化性D.良好的導(dǎo)電性7.某軍用飛機發(fā)動機葉片采用DirectedEnergyDeposition（DED）增材制造技術(shù)，其主要優(yōu)勢在于？A.降低材料成本B.實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)C.提高生產(chǎn)效率D.減少廢料產(chǎn)生8.某飛機燃油箱采用聚合物復(fù)合材料，其主要抗老化性能取決于以下哪種因素？A.塑化溫度B.環(huán)氧樹脂含量C.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度D.熱氧化穩(wěn)定性9.某航空發(fā)動機燃燒室壁采用陶瓷基復(fù)合材料（CMC），其主要挑戰(zhàn)在于？A.高溫蠕變性能差B.脆性斷裂傾向C.熱震穩(wěn)定性差D.碳化物析出10.某飛機結(jié)構(gòu)件需承受低溫環(huán)境（-60°C），選用鋼鋁釬焊（AlSiB）的主要原因是其？A.高導(dǎo)電性B.良好的低溫韌性C.高強度D.耐腐蝕性二、多選題（共5題，每題3分，合計15分）考察方向：航空材料加工與性能優(yōu)化1.某鈦合金結(jié)構(gòu)件采用氫化熱處理工藝，其主要目的是？A.提高蠕變抗力B.降低應(yīng)力腐蝕敏感性C.改善高溫性能D.提高疲勞強度2.某復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件在制造過程中需注意以下哪些缺陷？A.纖維彎曲B.基體富集C.孔隙率過高D.纖維取向偏差3.某航空發(fā)動機渦輪盤采用定向凝固技術(shù)，其主要目的是？A.減少熱節(jié)B.提高蠕變壽命C.降低熱應(yīng)力D.提高熱導(dǎo)率4.某飛機結(jié)構(gòu)件采用擴散連接技術(shù)，其工藝需注意以下哪些因素？A.溫度梯度B.壓力控制C.時間匹配D.潤滑劑選擇5.某航天器熱防護系統(tǒng)（TPS）需滿足以下哪些性能要求？A.高比熱容B.高熱導(dǎo)率C.高比強度D.良好的熱穩(wěn)定性三、判斷題（共10題，每題1分，合計10分）考察方向：航空材料應(yīng)用規(guī)范與缺陷識別1.鋁合金的疲勞強度與其時效程度成正比。（×）2.鈦合金在高溫環(huán)境下易發(fā)生石墨化腐蝕。（×）3.復(fù)合材料層合板在單向受力時，其強度等于單層纖維強度。（×）4.陶瓷基復(fù)合材料（CMC）在高溫下具有優(yōu)異的抗蠕變性能。（√）5.DirectedEnergyDeposition（DED）技術(shù)可制造具有晶間偏析的鑄件。（×）6.聚合物基復(fù)合材料的密度與其力學(xué)性能成正比。（×）7.鋼鋁釬焊（AlSiB）在高溫環(huán)境下易發(fā)生石墨化。（√）8.碳纖維復(fù)合材料在紫外線照射下易發(fā)生老化，主要原因是光氧化。（√）9.高溫合金的持久強度主要取決于晶界結(jié)合強度。（×）10.鎂合金在潮濕環(huán)境中易發(fā)生電偶腐蝕。（√）四、簡答題（共4題，每題5分，合計20分）考察方向：航空材料性能分析與工藝選擇1.簡述鋁合金Al-2024-T3在高溫環(huán)境下性能下降的主要原因。參考答案：Al-2024-T3屬Al-Cu-Mg系時效強化鋁合金，高溫下會發(fā)生以下變化：①CuMg相（θ相）溶解，導(dǎo)致強度下降；②Mg2Si相可能析出，降低塑性；③基體發(fā)生蠕變軟化。此外，高溫還加速氧化膜破壞，易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。2.鈦合金TC4在焊接時需注意哪些關(guān)鍵問題？參考答案：-焊接熱輸入需控制，避免晶粒粗化；-濕氣回火易導(dǎo)致氫脆，需預(yù)熱去氫；-焊接區(qū)需緩冷，防止冷裂紋；-焊后需進行穩(wěn)定化處理或時效處理。3.復(fù)合材料層合板在濕熱環(huán)境下使用時，如何通過設(shè)計提高其耐久性？參考答案：-選擇耐濕熱樹脂基體（如雙馬樹脂）；-優(yōu)化纖維鋪層順序，提高抗剪切強度；-添加防老劑或阻隔層；-控制界面黏結(jié)質(zhì)量，防止水汽侵入。4.陶瓷基復(fù)合材料（CMC）在航空發(fā)動機應(yīng)用中的主要挑戰(zhàn)是什么？參考答案：-熱震穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生裂紋；-碳化物析出問題（如SiC-C反應(yīng)）；-高溫抗氧化性仍需提升；-制造工藝復(fù)雜、成本高。五、計算題（共2題，每題10分，合計20分）考察方向：航空材料性能設(shè)計與評估1.某鋁合金結(jié)構(gòu)件尺寸為200mm×100mm×10mm，承受彎曲載荷F=50kN。若材料的許用應(yīng)力σ=150MPa，問該結(jié)構(gòu)件是否滿足強度要求？參考答案：-彎曲應(yīng)力計算：σ=6FL/(bh2)=6×50×103×200/(100×102)=60MPa；-許用應(yīng)力150MPa>60MPa，故滿足強度要求。2.某復(fù)合材料層合板厚度t=3mm，單向鋪層順序為[0/90/0]，纖維體積含量Vf=60%，纖維拉伸模量Ef=150GPa，基體模量Em=5GPa。求該層合板沿0°方向的單向拉伸模量E?。參考答案：-界面剪切因子η=Vf/(1-Vf)=0.60/(1-0.60)=1.5；-E?=ηEfVf+Em(1-Vf)=1.5×150×0.60+5×(1-0.60)=97.5+2=99.5GPa。六、論述題（共1題，20分）考察方向：航空材料前沿技術(shù)與工程應(yīng)用題目：試論述航空材料在下一代商用飛機（如NEO、E2）中的應(yīng)用趨勢，并分析其對飛機性能的影響。參考答案：1.輕量化趨勢：-碳纖維復(fù)合材料占比提升（如空客A350、波音787），可減重20%-30%，提高燃油效率；-金屬基復(fù)合材料（MMCs）（如Al-SiC）用于結(jié)構(gòu)件，兼顧輕質(zhì)與高強。2.高溫性能需求：-先進高溫合金（如單晶葉片）用于發(fā)動機熱端部件，支持更高推重比；-陶瓷基復(fù)合材料（CMC）逐步應(yīng)用于燃燒室壁，耐溫可達2000°C。3.增材制造技術(shù)：-DirectedEnergyDeposition（DED）實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化制造，減少零件數(shù)量；-粉末冶金技術(shù)用于鈦合金結(jié)構(gòu)件，降低成本。4.耐環(huán)境性能：-耐腐蝕鋁合金（如Al-Li）用于機身結(jié)構(gòu)件，適應(yīng)潮濕環(huán)境；-自修復(fù)復(fù)合材料（如納米顆粒增強基體）延長服役壽命。影響分析：-輕量化技術(shù)顯著降低油耗，提升航程；-高溫材料使發(fā)動機效率提高，噪音降低；-增材制造加速定制化生產(chǎn)，縮短研發(fā)周期。答案與解析一、單選題答案1.C；氮化處理可提高表面硬度和疲勞壽命。2.D；單晶高溫合金通過細晶強化機制提升高溫性能。3.B；Al-2.5Cu易形成電偶腐蝕。4.A；鈦合金TC4具有優(yōu)異的高比強度。5.C；濕熱環(huán)境加速基體開裂。6.C；碳/碳復(fù)合材料抗氧化性優(yōu)異。7.B；DED技術(shù)適合制造復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)。8.D；熱氧化穩(wěn)定性決定抗老化性能。9.B；CMC脆性大，易發(fā)生斷裂。10.B；鋼鋁釬焊在低溫下保持韌性。二、多選題答案1.AB；氫化處理降低氫脆敏感性，改善高溫性能。2.ABC；缺陷會降低結(jié)構(gòu)可靠性。3.AB；定向凝固減少熱節(jié)，提高蠕變壽命。4.ABCD；擴散連接需精確控制工藝參數(shù)。5.AC；高比強度和高熱穩(wěn)定性是關(guān)鍵。三、判斷題答案1.×；鋁合金高溫時效強度下降。2.×；鈦合金高溫易氧化，石墨化發(fā)生在較低溫度。3.×；層合板強度受纖維角度影響。4.√；CMC熱導(dǎo)率低，抗蠕變性好。5.×；