航空航天材料科技知識要點解析題集姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規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.輕質高強

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域的先進材料？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.航空復合材料

D.碳纖維

3.航空航天材料在高溫環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異的隔熱功能？

A.鋁合金

B.航空復合材料

C.鈦合金

D.鎂合金

5.航空航天材料在低溫環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異的導電功能？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.航空復合材料

D.鈦合金

7.航空航天材料在力學功能方面主要關注：

A.硬度

B.強度

C.塑性

D.以上都是

8.下列哪種材料在航空航天領域具有廣泛應用？

A.鋼鐵

B.鋁合金

C.航空復合材料

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高強的特性以便減輕結構重量，同時耐高溫和耐腐蝕的特性保證材料在極端環境下的穩定性。

2.答案：C

解題思路：航空復合材料和碳纖維因其高強度、低重量和耐高溫等特性，被認為是航空航天領域的先進材料。

3.答案：C

解題思路：在高溫環境下，材料容易發生結構變化，脆化是高溫下材料失效的常見形式。

4.答案：B

解題思路：航空復合材料通常具有良好的隔熱功能，能夠有效防止高溫對內部結構的損害。

5.答案：C

解題思路：低溫環境下，材料可能會因冷脆而變得脆弱，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電功能和相對較低的密度，在航空航天領域得到廣泛應用。

7.答案：D

解題思路：航空航天材料在力學功能方面需要綜合考慮硬度、強度和塑性，以保證結構的安全性和可靠性。

8.答案：C

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

解答：

強度高

重量輕

穩定性好

解題思路：

航空航天材料需要具備高強度的特性以承受極端的環境壓力，重量輕以減少載荷，穩定性好以保證結構的可靠性。

2.航空航天材料在高溫環境下的主要失效形式是______。

解答：

蠕變

解題思路：

在高溫環境下，材料的微觀結構發生變化，導致長期強度降低，這種現象稱為蠕變，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境下的主要失效形式是______。

解答：

冷脆性

解題思路：

低溫環境下，某些材料可能會失去一定的韌性，變得更加脆，導致材料容易破裂，這種特性稱為冷脆性。

4.航空航天材料在力學功能方面主要關注______、______、______等。

解答：

強度

硬度

延性

解題思路：

力學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.航空航天材料在導電功能方面主要關注______、______、______等。

解答：

電阻率

電磁屏蔽效果

抗電磁干擾能力

解題思路：

在航空航天領域，導電功能關系到電氣系統的穩定性和安全性，因此電阻率、電磁屏蔽效果和抗電磁干擾能力是評估導電材料功能的重要指標。

答案及解題思路：

答案：

1.強度高、重量輕、穩定性好

2.蠕變

3.冷脆性

4.強度、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航空航天材料在飛行器上的應用需求所確定的。

2.蠕變是高溫下材料失效的主要形式，因為高溫會使材料的微觀結構發生變化。

3.冷脆性描述了材料在低溫下容易破裂的現象。

4.力學功能關注的是材料抵抗變形和承受力的能力。

5.導電功能對于保證電子設備和電路的正常工作。三、判斷題1.航空航天材料在高溫環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境下的失效形式并非單一，除了腐蝕，還包括氧化、升華、蒸發等。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境下主要失效形式是脆化。（√）

解題思路：在低溫環境下，航空航天材料容易因為低溫造成的應力集中導致脆化，特別是在沖擊載荷的作用下。

3.航空復合材料具有優異的隔熱功能。（√）

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

4.航空航天材料在力學功能方面主要關注硬度、強度、塑性等。（√）

解題思路：在航空航天領域，材料的選擇必須考慮到材料的力學功能，因為飛行器在高空中會承受各種力學載荷，硬度、強度和塑性是評價材料力學功能的重要指標。

5.航空航天材料在導電功能方面主要關注導電性、電阻率、電導率等。（×）

解題思路：雖然導電性、電阻率和電導率等導電功能對于一些特殊航空航天應用（如電子設備、導熱材料等）非常重要，但對于大多數航空航天材料來說，絕緣功能更為關鍵，以避免電路干擾和電氣火災等風險。四、簡答題1.簡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：材料在高溫環境下的穩定性，包括抗氧化、抗熱震和抗蠕變能力。

低溫功能：材料在低溫環境下的韌性，防止因溫度降低導致的脆性斷裂。

強度：材料的抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度等，保證結構的完整性。

硬度：材料抵抗劃傷、磨損的能力。

耐腐蝕性：材料抵抗化學介質侵蝕的能力。

耐疲勞性：材料在循環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，然后針對每個特性進行簡要說明。

2.簡述航空航天材料在高溫環境下的主要失效形式。

答案：

航空航天材料在高溫環境下的主要失效形式包括：

蠕變：材料在高溫和應力作用下發生的塑性變形。

熱疲勞：材料在高溫和低溫之間循環溫度變化引起的疲勞損傷。

熱裂紋：材料在高溫下因熱應力和熱沖擊產生的裂紋。

熔化：材料在高溫下失去固態特性，變成液態。

解題思路：

列舉航空航天材料在高溫環境下可能出現的失效形式，并簡要描述其特點。

3.簡述航空航天材料在低溫環境下的主要失效形式。

答案：

航空航天材料在低溫環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致的斷裂。

疲勞裂紋：材料在低溫和循環載荷作用下產生的裂紋。

材料硬化：材料在低溫下硬度和強度增加，降低材料的韌性。

解題思路：

列舉航空航天材料在低溫環境下可能出現的失效形式，并簡要描述其特點。

4.簡述航空航天材料在力學功能方面主要關注的功能指標。

答案：

航空航天材料在力學功能方面主要關注的功能指標包括：

抗拉強度：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力。

解題思路：

列舉航空航天材料在力學功能方面關鍵的功能指標，并簡要說明其意義。

5.簡述航空航天材料在導電功能方面主要關注的功能指標。

答案：

航空航天材料在導電功能方面主要關注的功能指標包括：

電阻率：材料的導電功能，電阻率越低，導電性越好。

電流密度：材料能夠承受的最大電流密度。

熱電勢：材料在電流通過時產生的熱電效應。

解題思路：

列舉航空航天材料在導電功能方面關注的功能指標，并簡要說明其重要性。五、論述題1.航空航天材料在航空航天領域的重要性及其應用。

論述題庫：

航空航天材料在航空航天領域的重要性不可忽視。航空航天技術的不斷發展，對材料功能的要求也越來越高。以下列舉航空航天材料的重要性及其應用：

重要性：

（1）提高飛機結構強度和剛度，降低結構重量，提高飛機功能；

（2）滿足高溫、低溫、高壓、高腐蝕等極端環境下的使用要求；

（3）降低飛機的維護成本，提高使用壽命。

應用：

（1）飛機結構材料：如鋁合金、鈦合金、復合材料等；

（2）發動機材料：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域的重要性體現在提高飛機功能、滿足極端環境要求、降低維護成本等方面。其應用廣泛，包括飛機結構、發動機、密封和涂層等多個方面。解題思路應從材料的重要性出發，結合實際應用進行論述。

2.航空復合材料在航空航天領域的優勢及其發展趨勢。

論述題庫：

航空復合材料在航空航天領域具有顯著的優勢，其發展趨勢

優勢：

（1）比強度高：復合材料相對于傳統金屬材料，具有更高的比強度；

（2）比剛度大：復合材料具有較大的比剛度，有助于提高飛機結構的穩定性；

（3）減重效果明顯：復合材料在保證結構強度和剛度的同時具有顯著的減重效果；

（4）耐腐蝕、耐高溫功能好：復合材料具有良好的耐腐蝕、耐高溫功能。

發展趨勢：

（1）新型復合材料的研發：如碳纖維復合材料、玻璃纖維復合材料等；

（2）復合材料在飛機結構中的廣泛應用：如機翼、機身、尾翼等；

（3）復合材料工藝的改進：如復合材料制備、連接、修復等。

答案及解題思路：

航空復合材料在航空航天領域具有高比強度、比剛度、減重效果和耐腐蝕、耐高溫功能等優勢。其發展趨勢包括新型復合材料的研發、復合材料在飛機結構中的廣泛應用以及復合材料工藝的改進。解題思路應從復合材料的優勢出發，結合其發展趨勢進行論述。

3.航空航天材料在力學功能方面的要求及其實現方法。

論述題庫：

航空航天材料在力學功能方面具有以下要求及實現方法：

要求：

（1）高強度：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）高疲勞強度：提高材料在循環載荷作用下的使用壽命。

實現方法：

（1）選擇合適的材料：如高強度鋼、高強度鋁合金、鈦合金等；

（2）優化材料結構：如采用復合材料、多孔材料等；

（3）表面處理：如涂層、陽極氧化等；

（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功能方面要求高強度、高剛度、高韌性和高疲勞強度。實現方法包括選擇合適的材料、優化材料結構、表面處理和熱處理等。解題思路應從材料力學功能要求出發，結合實現方法進行論述。

4.航空航天材料在導電功能方面的要求及其實現方法。

論述題庫：

航空航天材料在導電功能方面具有以下要求及實現方法：

要求：

（1）良好的導電性：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：保證材料在惡劣環境下的使用壽命。

實現方法：

（1）選擇導電功能好的材料：如銅、鋁等；

（2）優化材料結構：如采用導電纖維、導電涂層等；

（3）表面處理：如鍍層、陽極氧化等；

（4）熱處理：如退火、淬火等。

答案及解題思路：

航空航天材料在導電功能方面要求良好的導電性、抗電磁干擾能力和耐腐蝕性。實現方法包括選擇導電功能好的材料、優化材料結構、表面處理和熱處理等。解題思路應從材料導電功能要求出發，結合實現方法進行論述。

5.航空航天材料在高溫、低溫環境下的功能要求及其實現方法。

論述題庫：

航空航天材料在高溫、低溫環境下的功能要求及實現方法

要求：

（1）高溫功能：保證材料在高溫環境下的穩定性；

（2）低溫功能：保證材料在低溫環境下的韌性；

（3）抗熱震功能：保證材料在溫度變化時的抗熱震能力。

實現方法：

（1）選擇耐高溫、耐低溫材料：如高溫合金、低溫合金等；

（2）優化材料結構：如采用復合結構、多孔結構等；

（3）表面處理：如涂層、陽極氧化等；

（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、低溫環境下的功能要求包括高溫功能、低溫功能和抗熱震功能。實現方法包括選擇耐高溫、耐低溫材料、優化材料結構、表面處理和熱處理等。解題思路應從材料在高溫、低溫環境下的功能要求出發，結合實現方法進行論述。六、計算題1.已知某材料的彈性模量為200GPa，屈服強度為500MPa，求該材料的抗拉強度。

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

5.已知某材料的熔點為1200℃，熱膨脹系數為0.00001/℃，求該材料在溫度變化100℃時的熱膨脹量。

答案及解題思路：

1.解題思路：

抗拉強度（σt）與屈服強度（σs）和彈性模量（E）的關系可用公式σt=Eεt計算，其中εt是材料達到抗拉強度時的應變。在材料的應力應變曲線上，屈服強度對應的應變遠小于達到抗拉強度時的應變。由于抗拉強度與屈服強度在同一材料中是相關的，一般可以認為抗拉強度高于屈服強度，具體比值因材料而異，但沒有直接的公式從屈服強度和彈性模量計算抗拉強度。

因此，在沒有具體抗拉強度與屈服強度關系的前提下，不能直接從給定信息計算出抗拉強度。假設抗拉強度為屈服強度的2倍，則抗拉強度為500MPa2=1000MPa。

答案：抗拉強度為1000MPa。

2.解題思路：

泊松比（ν）定義為橫向應變（εy）與縱向應變（εx）之比。彈性模量（E）與泊松比之間的關系可以通過廣義胡克定律表達，對于平面應力狀態有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：

導電率（σ）與電阻率（ρ）的關系是σ=1/ρ。所以可以直接計算電阻率。

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）是物質的熱容與質量（或體積）的比值。對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是導熱系數，ρ是密度，C是熱容。

因為熱容C=Q/T（Q是熱量，T是溫度變化），這里可以直接計算得到比熱容。

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計算，其中α是熱膨脹系數，L是原長度，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域有哪些主要應用？

答案：

航空航天材料在航空航天領域的主要應用包括但不限于以下幾方面：

結構材料：用于制造飛機、火箭、衛星等載體的主要結構部件，如機翼、機身、尾翼等。

熱防護系統：用于保護飛行器在高溫飛行環境中不被燒毀，如噴氣發動機的噴管、衛星的熱防護層等。

電子設備材料：用于制造電子設備，如雷達、通信設備、傳感器等。

推進系統材料：用于制造噴氣發動機、火箭發動機的關鍵部件，如燃燒室、渦輪葉片等。

生命保障系統材料：用于制造宇航員的生活和工作環境，如壓力容器、氧氣發生器等。

解題思路：

理解航空航天材料的定義和其在航空航天領域的廣泛應用。根據材料的不同功能和用途，列舉其在不同系統中的應用實例。

2.航空復合材料與傳統的金屬材料相比有哪些優勢？

答案：

航空復合材料相比傳統金屬材料具有以下優勢：

高強度：復合材料通常具有更高的比強度和比剛度。

輕質：復合材料