文档介绍：航空航天结构材料发展趋势航空航天材料的发展贾儒数学试验班6 前一阵子电影《地心引力》上映后,引起很大反响,大家多为电影中的特效所震撼,也为宇航员在孤立无援状态下最终重返地球的精神所折服,而我对于在遥远天空中的飞行器更加感兴趣,是它承载了人类的梦想,让飞天,让飞向宇宙成为现实。航空材料与航空技术的关系极为密切,(来自:写论文网:航空航天结构材料发展趋势)航空航天技术的发展必然离不开与其相对应的航空航天材料的发展,航空航天材料在航空产品发展中具有极其重要的地位和作用:航空材料既是研制生产航空产品的物质保障,又是推动航空产品更新换代的技术基础。。我的介绍大致分为三个部分,一是飞机从开始到现在的发展过程的简单介绍以及相对应材料选取的改变和技术工艺上的进步;二是介绍影响航空航天材料发展的因素;三是对目前高技术含量的航空航天材料进行介绍。首先,我们来对飞行器的发展历史来做一个介绍。 18世纪60年代发生的欧洲工业革命使纺织工业、冶金工业、机器制造工业得到很大的发展,从而结束了人类只能利用自然材料向天空挑战的时代,为人类飞向天空提供了可能。1903年美国莱特兄弟制造出第一架装有活塞式航空发动机的飞机,当时使用的材料有木材(占47%),钢和布,飞机的飞行速度只有16公里/时。这是人类的第一架飞机,可以看出材料很粗糙,在现在的我们看来几乎是无法理解,但也正是它成为了具有划时代意义的发明。1906年德国冶金学家发明了可以时效强化的硬铝,当时新材料的出现,使制造全金属结构的飞机成为可能。40年代出现的全金属结构飞机的承载能力已大大增加,飞行速度超过了600公里/时。这时已经提现了好的材料在发明制造中所展现的优势是如此明显。在合金强化理论的基础上发展起来的一系列高温合金使得喷气式发动机的性能得以不断提高。50年代钛合金的研制成功和应用对克服机翼蒙皮的“热障”问题起了重大作用,飞机的性能大幅度提高,最大飞行速度达到了3倍音速。60年代以来,航空航天材料性能的不断提高,一些飞行器部件使用了更先进的复合材料,如碳纤维或硼纤维增强的环氧树脂基复合材料、金属基复合材料等,以减轻结构重量。飞行器发展到80年代已成为机械加电子的高度一体化的产品。它要求使用品种繁多的、具有先进性能的结构材料和具有电、光、热和磁等多种性能的功能材料。前者是对于飞机的各部分,而对于火箭,也可以说是另一领域,40年代初期出现的德国V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后,材料烧蚀防热理论的出现以及烧蚀材料的研制成功,解决了弹道导弹弹头的再入防热问题。返回型航天器和航天飞机在再入大气层时会遇到比弹道导弹弹头再入时间长得多的空气动力加热过程,但加热速度较慢,热流较小。采用抗氧化性能更好的碳-碳复合材料、陶瓷隔热瓦等特殊材料可以解决防热问题。人们对于飞机材料探索的时间远长于火箭飞行器之类,观察其发展过程更显丰富。通过以上对航空航天材料发展过程的了解我们可以发现,航空航天材料的进展大致取决于下列3个因素。一是对材料科学理论的新发现:例如,铝合金的时效强化理论导致硬铝合金的发展,也就是前面说的1906年德国科学家的发现;高分子材料刚性分子链的定向排列理论导致高强度、高模量芳纶有机纤维的发展。二是材料加工工艺的进展:这也是显而易见的,仅仅有理论,而没有技术的支持是不会有任何前进的。简单来说就是发现了新材料要有相应的应用技术。例如,古老的铸、锻技术已发展成为定向凝固技术、精密锻压技术,从而使高性能的叶片材料得到实际应用;复合材料增强纤维铺层设计和工艺技术的发展,使它在不同的受力方向上具有最优特性,从而使复合材料具有“可设计性”,并为它的应用开拓了广阔的前景;热等静压技术、超细粉末制造技术等新型工艺技术的成就创造出具有崭新性能的一代新型航空航天材料和制件,如热等静压的粉末冶金涡***、高效能陶瓷制件等。三是材料性能测试与无损检测技术的进步:现代电子光学仪器已经可以观察到材料的分子结构;材料机械性能的测试装置已经可以模拟飞行器的载荷谱,而且无损检测技术也有了飞速的进步。材料性能测试与无损检测技术正在提供越来越多的、更为精细的信息,为飞行器的设计提供更接近于实际使用条件的材料性能数据,为生产提供保证产品质量的检测手段。一种新型航空航天材料只有在这三个方面都已经发展到成熟阶段,才有可能应用于飞行器上。因此,世界各国都把航空航天材料放在优先发展的地位。中国也不落后,在50年代就创建了北京航空材料研究所和北京航天材料工艺研究所,从事航空航天材料的应用研究。尽管如此,我们国家在某些技术领域还是落后于航天强国,仍需更进一步的努力和发展。在对现今航空航天材料作介绍之前,我们还需要了解的是它们需要具有哪些性质,也就是什么样的材料类型适合作为航空航天材料。用航空航天材料制造的许多零件往往需要在超高温、超低温、高真空、高