航空航天材料科技知識(shí)要點(diǎn)解析題集

航空航天材料科技知識(shí)要點(diǎn)解析題集姓名_________________________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、選擇題1.航空航天材料的基本特性包括：

A.輕質(zhì)高強(qiáng)

B.耐高溫

C.耐腐蝕

D.以上都是

2.下列哪種材料屬于航空航天領(lǐng)域的先進(jìn)材料？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.航空復(fù)合材料

D.碳纖維

3.航空航天材料在高溫環(huán)境下的主要失效形式是：

A.腐蝕

B.屈服

C.脆化

D.疲勞

4.下列哪種材料具有優(yōu)異的隔熱功能？

A.鋁合金

B.航空復(fù)合材料

C.鈦合金

D.鎂合金

5.航空航天材料在低溫環(huán)境下的主要失效形式是：

A.腐蝕

B.屈服

C.脆化

D.疲勞

6.下列哪種材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電功能？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.航空復(fù)合材料

D.鈦合金

7.航空航天材料在力學(xué)功能方面主要關(guān)注：

A.硬度

B.強(qiáng)度

C.塑性

D.以上都是

8.下列哪種材料在航空航天領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.航空復(fù)合材料

D.鎂合金

答案及解題思路：

1.答案：D

解題思路：航空航天材料需要具備輕質(zhì)高強(qiáng)的特性以便減輕結(jié)構(gòu)重量，同時(shí)耐高溫和耐腐蝕的特性保證材料在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性。

2.答案：C

解題思路：航空復(fù)合材料和碳纖維因其高強(qiáng)度、低重量和耐高溫等特性，被認(rèn)為是航空航天領(lǐng)域的先進(jìn)材料。

3.答案：C

解題思路：在高溫環(huán)境下，材料容易發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，脆化是高溫下材料失效的常見形式。

4.答案：B

解題思路：航空復(fù)合材料通常具有良好的隔熱功能，能夠有效防止高溫對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損害。

5.答案：C

解題思路：低溫環(huán)境下，材料可能會(huì)因冷脆而變得脆弱，脆化是低溫下材料失效的主要形式。

6.答案：B

解題思路：鋁合金因其良好的導(dǎo)電功能和相對(duì)較低的密度，在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

7.答案：D

解題思路：航空航天材料在力學(xué)功能方面需要綜合考慮硬度、強(qiáng)度和塑性，以保證結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。

8.答案：C

解題思路：航空復(fù)合材料因其優(yōu)異的綜合功能，在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。二、填空題1.航空航天材料的基本特性包括______、______、______等。

解答：

強(qiáng)度高

重量輕

穩(wěn)定性好

解題思路：

航空航天材料需要具備高強(qiáng)度的特性以承受極端的環(huán)境壓力，重量輕以減少載荷，穩(wěn)定性好以保證結(jié)構(gòu)的可靠性。

2.航空航天材料在高溫環(huán)境下的主要失效形式是______。

解答：

蠕變

解題思路：

在高溫環(huán)境下，材料的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致長(zhǎng)期強(qiáng)度降低，這種現(xiàn)象稱為蠕變，是航空航天材料失效的常見形式。

3.航空航天材料在低溫環(huán)境下的主要失效形式是______。

解答：

冷脆性

解題思路：

低溫環(huán)境下，某些材料可能會(huì)失去一定的韌性，變得更加脆，導(dǎo)致材料容易破裂，這種特性稱為冷脆性。

4.航空航天材料在力學(xué)功能方面主要關(guān)注______、______、______等。

解答：

強(qiáng)度

硬度

延性

解題思路：

力學(xué)功能是航空航天材料的基本要求，包括材料的抗變形能力（強(qiáng)度和硬度）、以及在變形過程中能夠吸收能量的能力（延性）。

5.航空航天材料在導(dǎo)電功能方面主要關(guān)注______、______、______等。

解答：

電阻率

電磁屏蔽效果

抗電磁干擾能力

解題思路：

在航空航天領(lǐng)域，導(dǎo)電功能關(guān)系到電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因此電阻率、電磁屏蔽效果和抗電磁干擾能力是評(píng)估導(dǎo)電材料功能的重要指標(biāo)。

答案及解題思路：

答案：

1.強(qiáng)度高、重量輕、穩(wěn)定性好

2.蠕變

3.冷脆性

4.強(qiáng)度、硬度、延性

5.電阻率、電磁屏蔽效果、抗電磁干擾能力

解題思路：

1.答案中提到的特性是根據(jù)航空航天材料在飛行器上的應(yīng)用需求所確定的。

2.蠕變是高溫下材料失效的主要形式，因?yàn)楦邷貢?huì)使材料的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

3.冷脆性描述了材料在低溫下容易破裂的現(xiàn)象。

4.力學(xué)功能關(guān)注的是材料抵抗變形和承受力的能力。

5.導(dǎo)電功能對(duì)于保證電子設(shè)備和電路的正常工作。三、判斷題1.航空航天材料在高溫環(huán)境下主要失效形式是腐蝕。（×）

解題思路：航空航天材料在高溫環(huán)境下的失效形式并非單一，除了腐蝕，還包括氧化、升華、蒸發(fā)等。這些失效形式共同決定了材料在高溫條件下的耐久性。

2.航空航天材料在低溫環(huán)境下主要失效形式是脆化。（√）

解題思路：在低溫環(huán)境下，航空航天材料容易因?yàn)榈蜏卦斐傻膽?yīng)力集中導(dǎo)致脆化，特別是在沖擊載荷的作用下。

3.航空復(fù)合材料具有優(yōu)異的隔熱功能。（√）

解題思路：航空復(fù)合材料通常包含基體和增強(qiáng)體，增強(qiáng)體往往具有較高的熱導(dǎo)率，而基體通常用于吸收和分散熱量，從而使得復(fù)合材料具備優(yōu)異的隔熱功能。

4.航空航天材料在力學(xué)功能方面主要關(guān)注硬度、強(qiáng)度、塑性等。（√）

解題思路：在航空航天領(lǐng)域，材料的選擇必須考慮到材料的力學(xué)功能，因?yàn)轱w行器在高空中會(huì)承受各種力學(xué)載荷，硬度、強(qiáng)度和塑性是評(píng)價(jià)材料力學(xué)功能的重要指標(biāo)。

5.航空航天材料在導(dǎo)電功能方面主要關(guān)注導(dǎo)電性、電阻率、電導(dǎo)率等。（×）

解題思路：雖然導(dǎo)電性、電阻率和電導(dǎo)率等導(dǎo)電功能對(duì)于一些特殊航空航天應(yīng)用（如電子設(shè)備、導(dǎo)熱材料等）非常重要，但對(duì)于大多數(shù)航空航天材料來(lái)說(shuō)，絕緣功能更為關(guān)鍵，以避免電路干擾和電氣火災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述航空航天材料的基本特性。

答案：

航空航天材料的基本特性包括：

高溫功能：材料在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性，包括抗氧化、抗熱震和抗蠕變能力。

低溫功能：材料在低溫環(huán)境下的韌性，防止因溫度降低導(dǎo)致的脆性斷裂。

強(qiáng)度：材料的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等，保證結(jié)構(gòu)的完整性。

硬度：材料抵抗劃傷、磨損的能力。

耐腐蝕性：材料抵抗化學(xué)介質(zhì)侵蝕的能力。

耐疲勞性：材料在循環(huán)載荷作用下的抗疲勞斷裂能力。

阻燃性：材料在高溫下的抗燃燒能力。

可加工性：材料易于加工成所需形狀和尺寸的能力。

解題思路：

首先列舉航空航天材料的基本特性，然后針對(duì)每個(gè)特性進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

2.簡(jiǎn)述航空航天材料在高溫環(huán)境下的主要失效形式。

答案：

航空航天材料在高溫環(huán)境下的主要失效形式包括：

蠕變：材料在高溫和應(yīng)力作用下發(fā)生的塑性變形。

熱疲勞：材料在高溫和低溫之間循環(huán)溫度變化引起的疲勞損傷。

熱裂紋：材料在高溫下因熱應(yīng)力和熱沖擊產(chǎn)生的裂紋。

熔化：材料在高溫下失去固態(tài)特性，變成液態(tài)。

解題思路：

列舉航空航天材料在高溫環(huán)境下可能出現(xiàn)的失效形式，并簡(jiǎn)要描述其特點(diǎn)。

3.簡(jiǎn)述航空航天材料在低溫環(huán)境下的主要失效形式。

答案：

航空航天材料在低溫環(huán)境下的主要失效形式包括：

脆性斷裂：材料在低溫下因韌性不足導(dǎo)致的斷裂。

疲勞裂紋：材料在低溫和循環(huán)載荷作用下產(chǎn)生的裂紋。

材料硬化：材料在低溫下硬度和強(qiáng)度增加，降低材料的韌性。

解題思路：

列舉航空航天材料在低溫環(huán)境下可能出現(xiàn)的失效形式，并簡(jiǎn)要描述其特點(diǎn)。

4.簡(jiǎn)述航空航天材料在力學(xué)功能方面主要關(guān)注的功能指標(biāo)。

答案：

航空航天材料在力學(xué)功能方面主要關(guān)注的功能指標(biāo)包括：

抗拉強(qiáng)度：材料抵抗拉伸力的能力。

延伸率：材料在拉伸過程中的伸長(zhǎng)率，反映材料的塑性。

彈性模量：材料抵抗變形的能力。

斷裂韌性：材料在斷裂前承受的能量。

疲勞極限：材料在交變載荷下能夠承受的最大應(yīng)力。

解題思路：

列舉航空航天材料在力學(xué)功能方面關(guān)鍵的功能指標(biāo)，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其意義。

5.簡(jiǎn)述航空航天材料在導(dǎo)電功能方面主要關(guān)注的功能指標(biāo)。

答案：

航空航天材料在導(dǎo)電功能方面主要關(guān)注的功能指標(biāo)包括：

電阻率：材料的導(dǎo)電功能，電阻率越低，導(dǎo)電性越好。

電流密度：材料能夠承受的最大電流密度。

熱電勢(shì)：材料在電流通過時(shí)產(chǎn)生的熱電效應(yīng)。

解題思路：

列舉航空航天材料在導(dǎo)電功能方面關(guān)注的功能指標(biāo)，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其重要性。五、論述題1.航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的重要性及其應(yīng)用。

論述題庫(kù)：

航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的重要性不可忽視。航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)材料功能的要求也越來(lái)越高。以下列舉航空航天材料的重要性及其應(yīng)用：

重要性：

（1）提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，降低結(jié)構(gòu)重量，提高飛機(jī)功能；

（2）滿足高溫、低溫、高壓、高腐蝕等極端環(huán)境下的使用要求；

（3）降低飛機(jī)的維護(hù)成本，提高使用壽命。

應(yīng)用：

（1）飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料：如鋁合金、鈦合金、復(fù)合材料等；

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)材料：如高溫合金、耐腐蝕合金等；

（3）密封材料：如橡膠、石墨等；

（4）涂層材料：如高溫防護(hù)涂層、抗腐蝕涂層等。

答案及解題思路：

航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的重要性體現(xiàn)在提高飛機(jī)功能、滿足極端環(huán)境要求、降低維護(hù)成本等方面。其應(yīng)用廣泛，包括飛機(jī)結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)、密封和涂層等多個(gè)方面。解題思路應(yīng)從材料的重要性出發(fā)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行論述。

2.航空復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)及其發(fā)展趨勢(shì)。

論述題庫(kù)：

航空復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展趨勢(shì)

優(yōu)勢(shì)：

（1）比強(qiáng)度高：復(fù)合材料相對(duì)于傳統(tǒng)金屬材料，具有更高的比強(qiáng)度；

（2）比剛度大：復(fù)合材料具有較大的比剛度，有助于提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；

（3）減重效果明顯：復(fù)合材料在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的同時(shí)具有顯著的減重效果；

（4）耐腐蝕、耐高溫功能好：復(fù)合材料具有良好的耐腐蝕、耐高溫功能。

發(fā)展趨勢(shì)：

（1）新型復(fù)合材料的研發(fā)：如碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料等；

（2）復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用：如機(jī)翼、機(jī)身、尾翼等；

（3）復(fù)合材料工藝的改進(jìn)：如復(fù)合材料制備、連接、修復(fù)等。

答案及解題思路：

航空復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域具有高比強(qiáng)度、比剛度、減重效果和耐腐蝕、耐高溫功能等優(yōu)勢(shì)。其發(fā)展趨勢(shì)包括新型復(fù)合材料的研發(fā)、復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用以及復(fù)合材料工藝的改進(jìn)。解題思路應(yīng)從復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)出發(fā)，結(jié)合其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行論述。

3.航空航天材料在力學(xué)功能方面的要求及其實(shí)現(xiàn)方法。

論述題庫(kù)：

航空航天材料在力學(xué)功能方面具有以下要求及實(shí)現(xiàn)方法：

要求：

（1）高強(qiáng)度：提高材料的承載能力；

（2）高剛度：提高材料的抗變形能力；

（3）高韌性：提高材料的抗斷裂能力；

（4）高疲勞強(qiáng)度：提高材料在循環(huán)載荷作用下的使用壽命。

實(shí)現(xiàn)方法：

（1）選擇合適的材料：如高強(qiáng)度鋼、高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金等；

（2）優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)：如采用復(fù)合材料、多孔材料等；

（3）表面處理：如涂層、陽(yáng)極氧化等；

（4）熱處理：如退火、淬火等。

答案及解題思路：

航空航天材料在力學(xué)功能方面要求高強(qiáng)度、高剛度、高韌性和高疲勞強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)方法包括選擇合適的材料、優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)、表面處理和熱處理等。解題思路應(yīng)從材料力學(xué)功能要求出發(fā)，結(jié)合實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行論述。

4.航空航天材料在導(dǎo)電功能方面的要求及其實(shí)現(xiàn)方法。

論述題庫(kù)：

航空航天材料在導(dǎo)電功能方面具有以下要求及實(shí)現(xiàn)方法：

要求：

（1）良好的導(dǎo)電性：保證電路的傳輸功能；

（2）抗電磁干擾能力：提高材料的抗電磁干擾功能；

（3）耐腐蝕性：保證材料在惡劣環(huán)境下的使用壽命。

實(shí)現(xiàn)方法：

（1）選擇導(dǎo)電功能好的材料：如銅、鋁等；

（2）優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)：如采用導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電涂層等；

（3）表面處理：如鍍層、陽(yáng)極氧化等；

（4）熱處理：如退火、淬火等。

答案及解題思路：

航空航天材料在導(dǎo)電功能方面要求良好的導(dǎo)電性、抗電磁干擾能力和耐腐蝕性。實(shí)現(xiàn)方法包括選擇導(dǎo)電功能好的材料、優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)、表面處理和熱處理等。解題思路應(yīng)從材料導(dǎo)電功能要求出發(fā)，結(jié)合實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行論述。

5.航空航天材料在高溫、低溫環(huán)境下的功能要求及其實(shí)現(xiàn)方法。

論述題庫(kù)：

航空航天材料在高溫、低溫環(huán)境下的功能要求及實(shí)現(xiàn)方法

要求：

（1）高溫功能：保證材料在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性；

（2）低溫功能：保證材料在低溫環(huán)境下的韌性；

（3）抗熱震功能：保證材料在溫度變化時(shí)的抗熱震能力。

實(shí)現(xiàn)方法：

（1）選擇耐高溫、耐低溫材料：如高溫合金、低溫合金等；

（2）優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)：如采用復(fù)合結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)等；

（3）表面處理：如涂層、陽(yáng)極氧化等；

（4）熱處理：如退火、淬火等。

答案及解題思路：

航空航天材料在高溫、低溫環(huán)境下的功能要求包括高溫功能、低溫功能和抗熱震功能。實(shí)現(xiàn)方法包括選擇耐高溫、耐低溫材料、優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)、表面處理和熱處理等。解題思路應(yīng)從材料在高溫、低溫環(huán)境下的功能要求出發(fā)，結(jié)合實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行論述。六、計(jì)算題1.已知某材料的彈性模量為200GPa，屈服強(qiáng)度為500MPa，求該材料的抗拉強(qiáng)度。

2.已知某材料的密度為2.8g/cm3，彈性模量為200GPa，求該材料的泊松比。

3.已知某材料的導(dǎo)電率為0.5×10?S/m，電阻率為1.6×10??Ω·m，求該材料的電阻率。

4.已知某材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.1W/(m·K)，密度為2.8g/cm3，求該材料的比熱容。

5.已知某材料的熔點(diǎn)為1200℃，熱膨脹系數(shù)為0.00001/℃，求該材料在溫度變化100℃時(shí)的熱膨脹量。

答案及解題思路：

1.解題思路：

抗拉強(qiáng)度（σt）與屈服強(qiáng)度（σs）和彈性模量（E）的關(guān)系可用公式σt=Eεt計(jì)算，其中εt是材料達(dá)到抗拉強(qiáng)度時(shí)的應(yīng)變。在材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線上，屈服強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的應(yīng)變遠(yuǎn)小于達(dá)到抗拉強(qiáng)度時(shí)的應(yīng)變。由于抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度在同一材料中是相關(guān)的，一般可以認(rèn)為抗拉強(qiáng)度高于屈服強(qiáng)度，具體比值因材料而異，但沒有直接的公式從屈服強(qiáng)度和彈性模量計(jì)算抗拉強(qiáng)度。

因此，在沒有具體抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度關(guān)系的前提下，不能直接從給定信息計(jì)算出抗拉強(qiáng)度。假設(shè)抗拉強(qiáng)度為屈服強(qiáng)度的2倍，則抗拉強(qiáng)度為500MPa2=1000MPa。

答案：抗拉強(qiáng)度為1000MPa。

2.解題思路：

泊松比（ν）定義為橫向應(yīng)變（εy）與縱向應(yīng)變（εx）之比。彈性模量（E）與泊松比之間的關(guān)系可以通過廣義胡克定律表達(dá)，對(duì)于平面應(yīng)力狀態(tài)有ν=E/(3(12ν))。

由此公式可以解出泊松比，代入已知的彈性模量200GPa，解方程求得泊松比。

ν=E/(3(12ν))

ν=1/2

答案：泊松比為0.5。

3.解題思路：

導(dǎo)電率（σ）與電阻率（ρ）的關(guān)系是σ=1/ρ。所以可以直接計(jì)算電阻率。

電阻率ρ=1/σ

ρ=1/(0.5×10?S/m)

ρ=2×10??Ω·m

答案：電阻率為2×10??Ω·m。

4.解題思路：

比熱容（c）是物質(zhì)的熱容與質(zhì)量（或體積）的比值。對(duì)于均勻各向同性的固體材料，可以使用比熱容的定義式c=λρ/C，其中λ是導(dǎo)熱系數(shù)，ρ是密度，C是熱容。

因?yàn)闊崛軨=Q/T（Q是熱量，T是溫度變化），這里可以直接計(jì)算得到比熱容。

c=λρ

c=0.1W/(m·K)2.8g/cm3

答案：比熱容為0.28J/(g·K)。

5.解題思路：

熱膨脹量（δL）可以使用公式δL=αLΔT計(jì)算，其中α是熱膨脹系數(shù)，L是原長(zhǎng)度，ΔT是溫度變化。

δL=0.00001/℃100℃

δL=0.001cm

答案：熱膨脹量為0.001cm。七、問答題1.航空航天材料在航空航天領(lǐng)域有哪些主要應(yīng)用？

答案：

航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括但不限于以下幾方面：

結(jié)構(gòu)材料：用于制造飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星等載體的主要結(jié)構(gòu)部件，如機(jī)翼、機(jī)身、尾翼等。

熱防護(hù)系統(tǒng)：用于保護(hù)飛行器在高溫飛行環(huán)境中不被燒毀，如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管、衛(wèi)星的熱防護(hù)層等。

電子設(shè)備材料：用于制造電子設(shè)備，如雷達(dá)、通信設(shè)備、傳感器等。

推進(jìn)系統(tǒng)材料：用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，如燃燒室、渦輪葉片等。

生命保障系統(tǒng)材料：用于制造宇航員的生活和工作環(huán)境，如壓力容器、氧氣發(fā)生器等。

解題思路：

理解航空航天材料的定義和其在航空航天領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。根據(jù)材料的不同功能和用途，列舉其在不同系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。

2.航空復(fù)合材料與傳統(tǒng)的金屬材料相比有哪些優(yōu)勢(shì)？

答案：

航空復(fù)合材料相比傳統(tǒng)金屬材料具有以下優(yōu)勢(shì)：

高強(qiáng)度：復(fù)合材料通常具有更高的比強(qiáng)度和比剛度。

輕質(zhì)：復(fù)合材料