航空航天材料科學(xué)測試題目

綜合試卷第=PAGE1*2-11頁（共=NUMPAGES1*22頁） 綜合試卷第=PAGE1*22頁（共=NUMPAGES1*22頁）PAGE①姓名所在地區(qū)姓名所在地區(qū)身份證號密封線1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和所在地區(qū)名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫您的答案。3.不要在試卷上亂涂亂畫，不要在標(biāo)封區(qū)內(nèi)填寫無關(guān)內(nèi)容。一、選擇題1.航空航天材料的主要功能指標(biāo)包括：

a)強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐熱性

b)密度、彈性模量、硬度

c)電阻率、電導(dǎo)率、導(dǎo)電性

d)熱穩(wěn)定性、耐磨性、抗沖擊性

2.下列哪種材料屬于航空航天高溫結(jié)構(gòu)材料？

a)鈦合金

b)鋁合金

c)鋼鐵

d)鎂合金

3.航空航天材料在高溫下的主要失效形式是：

a)腐蝕

b)疲勞

c)脆化

d)溶解

4.下列哪種工藝可用于制備航空航天復(fù)合材料？

a)粉末冶金

b)真空熱處理

c)熱壓成形

d)電鍍

5.航空航天材料在低溫下的主要失效形式是：

a)腐蝕

b)疲勞

c)脆化

d)溶解

6.下列哪種材料屬于航空航天耐腐蝕材料？

a)鈦合金

b)鋁合金

c)鋼鐵

d)鎂合金

7.航空航天材料在高溫高壓下的主要失效形式是：

a)腐蝕

b)疲勞

c)脆化

d)溶解

8.下列哪種材料屬于航空航天輕質(zhì)高強(qiáng)材料？

a)鈦合金

b)鋁合金

c)鋼鐵

d)鎂合金

答案及解題思路：

1.答案：a

解題思路：航空航天材料需要在極端環(huán)境下工作，因此其功能指標(biāo)主要關(guān)注材料的結(jié)構(gòu)功能，如強(qiáng)度、耐腐蝕性和耐熱性。

2.答案：a

解題思路：鈦合金以其高熔點(diǎn)和優(yōu)良的耐高溫功能而被廣泛應(yīng)用于航空航天高溫結(jié)構(gòu)材料。

3.答案：c

解題思路：高溫下，材料容易發(fā)生晶界滑移，導(dǎo)致脆化，成為航空航天材料的主要失效形式。

4.答案：c

解題思路：熱壓成形是一種將塑料、金屬或其他高溫材料加熱到一定溫度，然后施加壓力使其成型的工藝，適用于航空航天復(fù)合材料的制備。

5.答案：c

解題思路：低溫環(huán)境下，材料容易出現(xiàn)冷脆現(xiàn)象，脆化成為材料失效的主要形式。

6.答案：a

解題思路：鈦合金具有良好的耐腐蝕功能，是航空航天耐腐蝕材料的首選。

7.答案：b

解題思路：高溫高壓環(huán)境下，材料易出現(xiàn)疲勞裂紋擴(kuò)展，導(dǎo)致疲勞成為主要失效形式。

8.答案：a

解題思路：鈦合金以其低密度和高強(qiáng)度而成為航空航天輕質(zhì)高強(qiáng)材料的理想選擇。二、填空題1.航空航天材料在高溫下應(yīng)具備抗熱震功能。

2.航空航天材料在低溫下應(yīng)具備低溫韌性功能。

3.航空航天材料在腐蝕環(huán)境下應(yīng)具備耐腐蝕功能。

4.航空航天材料在疲勞環(huán)境下應(yīng)具備抗疲勞功能。

5.航空航天材料在沖擊環(huán)境下應(yīng)具備沖擊韌性功能。

6.航空航天材料在磨損環(huán)境下應(yīng)具備耐磨功能。

7.航空航天材料在復(fù)合環(huán)境下應(yīng)具備界面相容性功能。

8.航空航天材料在高溫高壓環(huán)境下應(yīng)具備抗蠕變功能。

答案及解題思路：

1.答案：抗熱震

解題思路：航空航天器在高溫環(huán)境下，材料會承受熱沖擊，因此需要具備良好的抗熱震功能，即材料能夠在溫度劇烈變化的情況下保持結(jié)構(gòu)的完整性和功能。

2.答案：低溫韌性

解題思路：在低溫環(huán)境下，材料可能會因為冷卻而變脆，因此需要具備足夠的低溫韌性，以防止因溫度下降導(dǎo)致的斷裂。

3.答案：耐腐蝕

解題思路：航空航天材料在空氣中、海洋等腐蝕性環(huán)境中使用，必須具備良好的耐腐蝕功能，以延長使用壽命和保證安全性。

4.答案：抗疲勞

解題思路：航空器在運(yùn)行過程中，材料會承受周期性載荷，因此需要具備良好的抗疲勞功能，以避免疲勞裂紋的產(chǎn)生。

5.答案：沖擊韌性

解題思路：在遭遇撞擊等意外情況下，材料應(yīng)具備良好的沖擊韌性，以吸收沖擊能量，避免結(jié)構(gòu)破壞。

6.答案：耐磨

解題思路：航空航天器在高速飛行中，表面材料會受到摩擦和磨損，因此需要具備耐磨功能，以保持表面的完整性。

7.答案：界面相容性

解題思路：在復(fù)合材料的使用中，需要保證不同材料之間的界面相容性，以充分發(fā)揮復(fù)合材料的功能。

8.答案：抗蠕變

解題思路：在高溫高壓環(huán)境下，材料容易發(fā)生蠕變，因此需要具備抗蠕變功能，以維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和功能性。三、判斷題1.航空航天材料在高溫下必須具備良好的耐腐蝕功能。（）

2.航空航天材料在低溫下必須具備良好的耐疲勞功能。（）

3.航空航天材料在腐蝕環(huán)境下必須具備良好的耐腐蝕功能。（）

4.航空航天材料在疲勞環(huán)境下必須具備良好的耐疲勞功能。（）

5.航空航天材料在沖擊環(huán)境下必須具備良好的抗沖擊功能。（）

6.航空航天材料在磨損環(huán)境下必須具備良好的耐磨功能。（）

7.航空航天材料在復(fù)合環(huán)境下必須具備良好的復(fù)合功能。（）

8.航空航天材料在高溫高壓環(huán)境下必須具備良好的耐高溫高壓功能。（）

答案及解題思路：

1.（×）解題思路：航空航天材料在高溫下確實需要良好的耐高溫功能，但耐腐蝕功能并不是其必需的指標(biāo)。許多高溫應(yīng)用中的材料主要關(guān)注熱穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度，而不是耐腐蝕性。

2.（×）解題思路：雖然低溫下的材料可能受到疲勞裂紋的影響，但并不是所有低溫應(yīng)用都需要耐疲勞功能。例如某些低溫結(jié)構(gòu)材料可能主要關(guān)注低溫脆性和韌性。

3.（√）解題思路：腐蝕環(huán)境是航空航天材料必須面對的一個挑戰(zhàn)。材料必須能夠抵抗化學(xué)和電化學(xué)的侵蝕，以保持結(jié)構(gòu)的完整性。

4.（√）解題思路：疲勞是航空航天結(jié)構(gòu)材料面臨的主要失效形式之一，因此，材料在疲勞環(huán)境下必須具備良好的耐疲勞功能。

5.（√）解題思路：在飛行過程中，材料可能遭受來自撞擊或碰撞的沖擊載荷，因此，材料需要具備良好的抗沖擊功能。

6.（√）解題思路：磨損是航空航天結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中常見的物理現(xiàn)象，材料必須具有足夠的耐磨性以防止過早的磨損和失效。

7.（√）解題思路：復(fù)合環(huán)境意味著材料需要在多種不同的條件下同時工作，因此，復(fù)合功能是保證材料在這些條件下可靠性的關(guān)鍵。

8.（√）解題思路：高溫高壓環(huán)境對材料功能提出了嚴(yán)格的要求，材料必須能夠在這些極端條件下保持其結(jié)構(gòu)和功能完整性。四、簡答題1.簡述航空航天材料在高溫下的主要失效形式。

高溫蠕變

高溫氧化

高溫腐蝕

熱疲勞

熱應(yīng)力斷裂

2.簡述航空航天材料在低溫下的主要失效形式。

脆性斷裂

冷裂紋

拉伸斷裂

塑性變形

疲勞裂紋

3.簡述航空航天材料在腐蝕環(huán)境下的主要失效形式。

腐蝕疲勞

氧化腐蝕

電化學(xué)腐蝕

微生物腐蝕

腐蝕疲勞

4.簡述航空航天材料在疲勞環(huán)境下的主要失效形式。

疲勞裂紋萌生

疲勞裂紋擴(kuò)展

疲勞裂紋斷裂

腐蝕疲勞

疲勞變形

5.簡述航空航天材料在沖擊環(huán)境下的主要失效形式。

沖擊斷裂

沖擊變形

沖擊疲勞

疲勞裂紋萌生

疲勞裂紋擴(kuò)展

6.簡述航空航天材料在磨損環(huán)境下的主要失效形式。

磨損疲勞

磨損斷裂

磨損變形

磨損腐蝕

磨損氧化

7.簡述航空航天材料在復(fù)合環(huán)境下的主要失效形式。

疲勞與腐蝕交互作用

疲勞與溫度交互作用

疲勞與磨損交互作用

疲勞與沖擊交互作用

腐蝕與溫度交互作用

8.簡述航空航天材料在高溫高壓環(huán)境下的主要失效形式。

高溫高壓腐蝕

高溫高壓蠕變

高溫高壓疲勞

高溫高壓斷裂

高溫高壓氧化

答案及解題思路：

1.解題思路：首先列舉航空航天材料在高溫下可能出現(xiàn)的失效形式，包括高溫蠕變、高溫氧化、高溫腐蝕、熱疲勞和熱應(yīng)力斷裂。

2.解題思路：列舉航空航天材料在低溫下可能出現(xiàn)的失效形式，如脆性斷裂、冷裂紋、拉伸斷裂、塑性變形和疲勞裂紋。

3.解題思路：針對腐蝕環(huán)境，列舉航空航天材料可能出現(xiàn)的失效形式，包括腐蝕疲勞、氧化腐蝕、電化學(xué)腐蝕、微生物腐蝕和腐蝕疲勞。

4.解題思路：從疲勞角度出發(fā)，列舉航空航天材料在疲勞環(huán)境下可能出現(xiàn)的失效形式，如疲勞裂紋萌生、疲勞裂紋擴(kuò)展、疲勞裂紋斷裂、腐蝕疲勞和疲勞變形。

5.解題思路：針對沖擊環(huán)境，列舉航空航天材料可能出現(xiàn)的失效形式，如沖擊斷裂、沖擊變形、沖擊疲勞、疲勞裂紋萌生和疲勞裂紋擴(kuò)展。

6.解題思路：針對磨損環(huán)境，列舉航空航天材料可能出現(xiàn)的失效形式，如磨損疲勞、磨損斷裂、磨損變形、磨損腐蝕和磨損氧化。

7.解題思路：在復(fù)合環(huán)境下，考慮疲勞、腐蝕、溫度、磨損和沖擊等因素的交互作用，列舉可能出現(xiàn)的失效形式，如疲勞與腐蝕交互作用、疲勞與溫度交互作用、疲勞與磨損交互作用、疲勞與沖擊交互作用和腐蝕與溫度交互作用。

8.解題思路：針對高溫高壓環(huán)境，列舉航空航天材料可能出現(xiàn)的失效形式，如高溫高壓腐蝕、高溫高壓蠕變、高溫高壓疲勞、高溫高壓斷裂和高溫高壓氧化。五、論述題1.論述航空航天材料在高溫下的主要功能要求。

解答：

高溫環(huán)境下，航空航天材料需要具備以下主要功能要求：

熱穩(wěn)定性：材料在高溫下應(yīng)保持其化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

抗氧化性：材料應(yīng)具備良好的抗氧化功能，以防止高溫下氧化腐蝕。

蠕變強(qiáng)度：材料在高溫下應(yīng)具有足夠的蠕變強(qiáng)度，以抵抗長時間受熱產(chǎn)生的變形。

熱膨脹系數(shù)：材料的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡量小，以減少溫度變化引起的尺寸變化。

疲勞功能：材料在高溫下的疲勞功能應(yīng)良好，以承受反復(fù)的溫度變化和載荷。

2.論述航空航天材料在低溫下的主要功能要求。

解答：

在低溫環(huán)境下，航空航天材料的主要功能要求包括：

低溫韌性：材料在低溫下應(yīng)具有良好的韌性，以防止脆性斷裂。

熱沖擊性：材料應(yīng)具備良好的熱沖擊功能，以抵抗溫度快速變化。

熱導(dǎo)率：材料的熱導(dǎo)率應(yīng)適當(dāng)，以保證熱量的有效傳遞。

低溫抗拉強(qiáng)度：材料在低溫下的抗拉強(qiáng)度應(yīng)保持，以防止斷裂。

3.論述航空航天材料在腐蝕環(huán)境下的主要功能要求。

解答：

腐蝕環(huán)境下，航空航天材料的主要功能要求為：

耐腐蝕性：材料應(yīng)具有良好的耐腐蝕功能，以抵抗化學(xué)和電化學(xué)腐蝕。

鈍化能力：材料在腐蝕環(huán)境下應(yīng)具備鈍化能力，形成保護(hù)層。

抗應(yīng)力腐蝕開裂能力：材料應(yīng)具有抵抗應(yīng)力腐蝕開裂的能力。

4.論述航空航天材料在疲勞環(huán)境下的主要功能要求。

解答：

在疲勞環(huán)境下，航空航天材料的主要功能要求有：

疲勞極限：材料應(yīng)具有足夠的疲勞極限，以承受循環(huán)載荷。

疲勞裂紋擴(kuò)展速率：材料在疲勞裂紋擴(kuò)展過程中的速率應(yīng)盡可能小。

抗疲勞功能：材料應(yīng)具備良好的抗疲勞功能，以延長使用壽命。

5.論述航空航天材料在沖擊環(huán)境下的主要功能要求。

解答：

沖擊環(huán)境下，航空航天材料的主要功能要求包括：

沖擊韌性：材料應(yīng)具有良好的沖擊韌性，以抵抗突然的載荷。

斷裂韌性：材料應(yīng)具有足夠的斷裂韌性，以防止裂紋的快速擴(kuò)展。

韌性匹配：材料的韌性應(yīng)與結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求相匹配。

6.論述航空航天材料在磨損環(huán)境下的主要功能要求。

解答：

在磨損環(huán)境下，航空航天材料的主要功能要求為：

耐磨性：材料應(yīng)具有足夠的耐磨性，以抵抗磨損。

硬度：材料的硬度應(yīng)適當(dāng)，以提高其抵抗磨損的能力。

抗擦傷性：材料應(yīng)具備良好的抗擦傷性，以防止表面損傷。

7.論述航空航天材料在復(fù)合環(huán)境下的主要功能要求。

解答：

復(fù)合環(huán)境下，航空航天材料的主要功能要求包括：

多相穩(wěn)定性：材料在復(fù)合環(huán)境下應(yīng)保持各相的穩(wěn)定性。

界面結(jié)合強(qiáng)度：材料各相間的界面結(jié)合強(qiáng)度應(yīng)高，以防止界面脫落。

復(fù)合功能：材料的復(fù)合功能應(yīng)滿足設(shè)計要求，如強(qiáng)度、剛度等。

8.論述航空航天材料在高溫高壓環(huán)境下的主要功能要求。

解答：

高溫高壓環(huán)境下，航空航天材料的主要功能要求為：

高溫高壓強(qiáng)度：材料在高溫高壓下應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。

熱穩(wěn)定性：材料在高溫高壓下應(yīng)保持熱穩(wěn)定性。

耐高壓性：材料應(yīng)具備良好的耐高壓功能，以抵抗高壓環(huán)境。

答案及解題思路：六、計算題1.已知某航空航天材料在高溫下的屈服強(qiáng)度為500MPa，求其在低溫下的屈服強(qiáng)度。

2.已知某航空航天材料在腐蝕環(huán)境下的耐腐蝕功能為A級，求其在磨損環(huán)境下的耐腐蝕功能等級。

3.已知某航空航天材料在疲勞環(huán)境下的疲勞壽命為10000小時，求其在沖擊環(huán)境下的疲勞壽命。

4.已知某航空航天材料在高溫高壓環(huán)境下的高溫功能為B級，求其在低溫環(huán)境下的高溫功能等級。

5.已知某航空航天材料在復(fù)合環(huán)境下的復(fù)合功能為C級，求其在單一環(huán)境下的復(fù)合功能等級。

6.已知某航空航天材料在磨損環(huán)境下的耐磨功能為D級，求其在腐蝕環(huán)境下的耐磨功能等級。

7.已知某航空航天材料在高溫高壓環(huán)境下的高溫功能為E級，求其在低溫環(huán)境下的高溫功能等級。

8.已知某航空航天材料在復(fù)合環(huán)境下的復(fù)合功能為F級，求其在單一環(huán)境下的復(fù)合功能等級。

答案及解題思路：

1.解答：

低溫下的屈服強(qiáng)度與高溫下的屈服強(qiáng)度之間的關(guān)系需要根據(jù)具體材料的低溫功能數(shù)據(jù)或經(jīng)驗公式來確定。假設(shè)有相關(guān)數(shù)據(jù)或公式，則可以通過以下步驟求解：

根據(jù)材料特性，確定低溫下屈服強(qiáng)度與高溫下屈服強(qiáng)度的關(guān)系公式；

將高溫下的屈服強(qiáng)度（500MPa）代入公式，計算得到低溫下的屈服強(qiáng)度。

2.解答：

材料在不同環(huán)境下的耐腐蝕功能等級通常由其耐腐蝕功能指數(shù)（如腐蝕速率、腐蝕深度等）來決定。需要根據(jù)材料在磨損環(huán)境下的實際腐蝕功能數(shù)據(jù)來評估：

查找材料在磨損環(huán)境下的耐腐蝕功能數(shù)據(jù)；

根據(jù)腐蝕功能數(shù)據(jù)，確定磨損環(huán)境下的耐腐蝕功能等級。

3.解答：

疲勞壽命與材料在不同環(huán)境下的功能關(guān)系需要參考材料在相應(yīng)環(huán)境下的疲勞壽命數(shù)據(jù)或經(jīng)驗公式。假設(shè)有相關(guān)數(shù)據(jù)或公式，則可以通過以下步驟求解：

根據(jù)材料特性，確定沖擊環(huán)境下疲勞壽命與疲勞環(huán)境下疲勞壽命的關(guān)系公式；

將疲勞環(huán)境下的疲勞壽命（10000小時）代入公式，計算得到?jīng)_擊環(huán)境下的疲勞壽命。

4.解答：

高溫功能在不同環(huán)境下的等級通常由材料的功能指數(shù)（如蠕變強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)等）來衡量。需要根據(jù)材料在低溫環(huán)境下的實際高溫功能數(shù)據(jù)來評估：

查找材料在低溫環(huán)境下的高溫功能數(shù)據(jù)；

根據(jù)高溫功能數(shù)據(jù)，確定低溫環(huán)境下的高溫功能等級。

5.解答：

復(fù)合功能在不同環(huán)境下的等級通常由材料在不同環(huán)境下的功能指數(shù)（如耐腐蝕性、耐磨性等）來衡量。需要根據(jù)材料在單一環(huán)境下的實際復(fù)合功能數(shù)據(jù)來評估：

查找材料在單一環(huán)境下的復(fù)合功能數(shù)據(jù)；

根據(jù)復(fù)合功能數(shù)據(jù)，確定單一環(huán)境下的復(fù)合功能等級。

6.解答：

耐磨功能在不同環(huán)境下的等級通常由材料在不同環(huán)境下的功能指數(shù)（如磨損速率、磨損深度等）來衡量。需要根據(jù)材料在腐蝕環(huán)境下的實際耐磨功能數(shù)據(jù)來評估：

查找材料在腐蝕環(huán)境下的耐磨功能數(shù)據(jù)；

根據(jù)耐磨功能數(shù)據(jù)，確定腐蝕環(huán)境下的耐磨功能等級。

7.解答：

參見解答4。

8.解答：

參見解答5。七、應(yīng)用題1.根據(jù)某航空航天材料在高溫下的功能要求，設(shè)計一種適用于該材料的制備工藝。

解題思路：

材料選擇：根據(jù)材料在高溫下的功能要求（如熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、抗氧化性等），選擇合適的材料。

制備工藝：設(shè)計制備工藝時，需考慮材料的均勻性、純潔度和微觀結(jié)構(gòu)。可能的方法包括：

粉末冶金：適用于制備高溫合金。

激光熔覆：適用于修復(fù)或制備表面涂層。

電弧熔煉：適用于制備特殊合金。

功能測試：制備完成后，對材料進(jìn)行高溫功能測試，保證其滿足設(shè)計要求。

2.根據(jù)某航空航天材料在低溫下的功能要求，選擇一種合適的低溫防護(hù)措施。

解題思路：

材料選擇：選擇在低溫下具有良好功能的材料，如鈦合金或某些高強(qiáng)鋼。

防護(hù)措施：低溫下，材料可能面臨脆性斷裂的風(fēng)險，因此需要采取防護(hù)措施：

熱處理：調(diào)整材料的微觀結(jié)構(gòu)，提高低溫韌性。

防護(hù)涂層：使用低溫防護(hù)涂層，如低溫涂料或陶瓷涂層。

設(shè)計優(yōu)化：通過結(jié)構(gòu)設(shè)計減少低溫下的應(yīng)力集中。

3.根據(jù)某航空航天材料在腐蝕環(huán)境下的功能要求，提出一種有效的防腐方案。

解題思路：

材料選擇：選擇耐腐蝕功能強(qiáng)的材料，如不銹鋼或鎳基合金。

防腐方案：根據(jù)腐蝕環(huán)境的類型（如氧化、酸堿腐蝕等）選擇合適的防腐方法：

表面處理：如陽極氧化、電鍍等。

防護(hù)涂層：如環(huán)氧樹脂、氟聚合物涂層等。

材料替代：使用耐腐蝕功能更好的替代材料。

4.根據(jù)某航空航天材料在疲勞環(huán)境下的功能要求，設(shè)計一種疲勞試驗方法。

解題思路：

試驗設(shè)計：根據(jù)材料在疲勞環(huán)境下的預(yù)期載荷和循環(huán)次數(shù)，設(shè)計疲勞試驗。

試驗設(shè)備：選擇合適的疲勞試驗機(jī)，如旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)。

數(shù)據(jù)收集：記錄試驗過程中的應(yīng)力、應(yīng)變和裂紋擴(kuò)展數(shù)據(jù)。

分析結(jié)果：分析試驗數(shù)據(jù)，評估材料的疲勞壽命和疲勞功能。

5.根據(jù)某航空航天材料在沖擊環(huán)境下的功能要求，提出一種抗沖擊措施。

解題思路：

材料選擇：選擇具有高沖擊韌性的材料，如超高強(qiáng)度鋼或復(fù)合材料。

抗沖擊措施：設(shè)計或選擇抗沖擊結(jié)構(gòu)，如使用能量吸收材料、采用復(fù)合結(jié)