当前课程知识点：工程材料 > 第10章工程材料的应用 > 10.3航空航天器用材 > 航空航天器用材（1）
同学们好
下面我们学习第十章的
第六节 航空航天器用材
航空航天器需要比强度高
或者具有特殊的使用性能的材料
例如较好的热强性
抗氧化性和耐蚀性
航空航天器所选用的材料
有以下几大类
金属 工程塑料 橡胶
陶瓷材料 复合材料
我们先学习第一部分 飞机用材
飞机通常由机体 航空发动机
驾驶室等组成
机体又包括机身 机翼 尾翼
飞行操纵面和起落架
五个部分组成
我们看这是一个
民用飞机的照片
我们再看直升飞机它的结构
直升飞机有机身 旋翼
及其相关的减速器 尾桨
和起落架组成
一 机身与机翼用材
第一类高强度合金钢
机身大梁 翼梁 桁条
是承受载荷的主要构件
常用材料有30铬锰硅镍2
40铬锰硅钼钒
4340钢它的抗拉强度
高达1800至2100兆帕
具有高强度 高的疲劳和蠕变抗力
H11模具钢它的强度
可高达1960兆帕
具有高的耐热性
用于制造飞机起落架部件
机体部件
第二类铝合金
防锈铝合金5A05 5A11 3A21
可以用于制造油箱 铆钉等
硬铝合金2A11
用于制造骨架支柱
螺旋桨叶片 螺栓等
中强度的结构零件
2A12可用于制造飞机的
高强度结构零件
例如骨架 蒙皮 隔框
肋 梁 铆钉等
超硬铝合金7A04 7A06等
可用于制造飞机的大梁 桁架
加强框 蒙皮接头
以及起落架等主要受力件
对于形状复杂
承受重载荷的锻件和模锻件
可选用锻铝合金2A50
2A70 2A14来进行制造
对于发动机机匣 气缸体
可采用铸造铝合金
铸铝硅九镁合金来制造
对于活塞 支壁和挂架梁
可以采用铝铜合金来制造
如铸铝铜5锰
对于承受大振动载荷的零件
可以采用铝镁合金
来进行制造
如铸铝镁10
对于机身尾部隔框
可采用铝锂合金来制造
它具有比强度高
和比刚度高的性能特点
第三大类钛合金
钛合金密度小 强度高
耐蚀性好 热强性高
是航空航天器的关键结构材料
典型的材料有钛8钼8钒2铁3铝
简称钛8823合金
还有钛15333合金
钛1023合金
用于制造重量轻
可靠性高的结构
如中央翼盒 机翼转轴
进气道框架
机身桁条 发动机支架等等
第四类镁合金
镁合金质量小
具有较高的比强度和比刚度
具有高的抗震能力
能承受比铝及其合金
大的冲击载荷
切削加工能力优良
易于锻造和铸造
在航空航天工业中
获得较大的应用
常用于制造飞机锻造部件
机翼长桁
可选用的材料有ZK61M
也可用于制造飞机翼肋机匣
可选用的材料有Z镁铝8锌
第五类复合材料
碳碳复合材料耐高温
密度低 模量高 比强度高
而且抗热震 耐蚀性
吸振性好
热膨胀系数小
波音飞机 军用飞机
常采取碳碳刹车片
2005年我国开发出
具有自主知识产权的
碳碳飞机刹车片
碳碳刹车片具有优异的耐磨性能
耐高温性能
高可靠性和更长的使用寿命
它是钢盘刹车片的
使用寿命的5到8倍
可使飞机减重400至1200公斤
第二类先进聚合物基复合材料
其增强纤维有玻璃纤维
碳纤维 芳酰胺纤维
超高模量的聚乙烯纤维等
基体有环氧树脂
热固性聚烯酰胺树脂
酚醛树脂和热塑性树脂等
如F-22战斗机上
树脂基复合材料的用量高达24%
例如垂直尾翼 水平尾翼
机身蒙皮以及
机翼的壁板和蒙皮等
都采用聚合物基
复合材料制造
此外还有蜂窝型复合材料
它的特征是质轻 抗压功能强
可用于制造飞机的机翼
二航空发动机用材
燃气涡轮发动机是常用的
航空发动机
它由进气口 压气机
燃烧室 涡轮机
尾喷管等部分组成
承受着高压高温的作用
常用的材料有
第一类高合金耐热钢
钢种有12铬13
16铬25氮
20铬25镍20
06铬15镍25钛2钼铝钒硼
它用于制造涡轮泵
航空发动机转子和其他零件
二 镍基高温合金
主要的牌号有3044
3128 4169 4049等等
用于制造燃气涡轮发动机的燃烧室
涡轮盘 涡轮叶片等高温构件
此外还有铸造镍基高温合金
主要牌号有K403等
用于制造涡轮工作叶片
和导向器叶片等
三 铁基高温合金
主要牌号有2018
用于制造机匣
燃烧室外套等等
第四类金属间化合物
钛铝 镍铝等金属间化合物
均具有金属的韧性
和陶瓷的高温性能
钛3铝合金可以用于制造
航空发动机
高压涡轮支撑环
高压压气机机匣
发动机尾喷燃烧器等
镍3铝 镍铝 钼硅2
等金属间化合物
可以制造用于1200度至1300度的
涡轮叶片和导向叶片等
第五类高熔点金属及其合金
铌熔点较高 密度较低
在1093度至1427度范围内
具有高的比强度
具有较好的焊接性能和耐蚀性能
在温度低至负200度时
仍有良好的塑性
铌合金可以用于
军用喷气发动机燃烧室风门
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
