航空航天材料科技知識競賽

航空航天材料科技知識競賽姓名_________________________地址_______________________________學(xué)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(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.航空航天材料的主要功能有哪些？

A.提供足夠的強度和剛度

B.良好的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性

C.低重量和低熱膨脹系數(shù)

D.高可靠性

答案：ABCD

解題思路：航空航天材料的主要功能涵蓋結(jié)構(gòu)強度、熱穩(wěn)定性、輕量化和可靠性，所有選項均為正確描述。

2.航空材料的高溫功能主要指什么？

A.高熔點

B.高比熱容

C.良好的抗蠕變功能

D.高熱導(dǎo)率

答案：ABC

解題思路：高溫功能包括材料的熔點、比熱容和抗蠕變能力，熱導(dǎo)率雖然重要但不直接構(gòu)成高溫功能的主要指標。

3.以下哪一種材料不屬于航空復(fù)合材料？

A.碳纖維增強塑料

B.陶瓷基復(fù)合材料

C.金屬基復(fù)合材料

D.普通不銹鋼

答案：D

解題思路：普通不銹鋼是一種傳統(tǒng)的金屬材料，而航空復(fù)合材料通常是指以纖維增強基體材料，故不銹鋼不屬于航空復(fù)合材料。

4.下列哪一項不是航空發(fā)動機的典型材料？

A.鈦合金

B.鎳基合金

C.鎢合金

D.鈦合金

答案：D

解題思路：選項D中出現(xiàn)了重復(fù)的鈦合金，因此是錯誤的選項。鈦合金和鎳基合金是航空發(fā)動機中的典型材料。

5.航空航天材料在高溫下的抗蠕變功能主要指什么？

A.材料在高溫下能保持形狀的能力

B.材料在高溫下能保持強度的能力

C.材料在高溫下抵抗斷裂的能力

D.材料的抗腐蝕功能

答案：ABC

解題思路：抗蠕變功能涉及材料在高溫下保持形狀、強度和抗斷裂的能力，抗腐蝕功能不是直接相關(guān)的功能。

6.下列哪一種材料在航空工業(yè)中具有較好的抗疲勞功能？

A.硬質(zhì)合金

B.鈦合金

C.鎳基合金

D.鋁合金

答案：C

解題思路：鎳基合金因其優(yōu)異的耐熱性和抗腐蝕性，在航空工業(yè)中具有較好的抗疲勞功能。

7.航空材料的高比強度和比剛度主要指什么？

A.材料的強度相對于重量的比值

B.材料的剛度相對于重量的比值

C.材料的強度相對于厚度的比值

D.材料的剛度相對于厚度的比值

答案：AB

解題思路：高比強度和比剛度是指材料強度和剛度與重量的比值，故答案為AB。

8.下列哪一項不是航空航天材料的特殊功能？

A.超導(dǎo)性

B.透波性

C.隱身功能

D.低溫脆性

答案：A

解題思路：航空航天材料的特殊功能包括透波性、隱身功能和低溫脆性等，而超導(dǎo)性不屬于航空航天的特殊功能范疇。二、填空題1.航空航天材料的研究與發(fā)展，旨在滿足結(jié)構(gòu)強度要求、環(huán)境適應(yīng)性、重量減輕等方面的需求。

2.航空材料的熱穩(wěn)定性主要指材料在高溫條件下保持功能的能力。

3.航空材料的抗沖擊功能主要指材料在高速飛行中遇到突發(fā)沖擊作用下的功能。

4.航空材料的高溫氧化功能主要指材料在高溫氧化氣氛條件下抗氧化能力。

5.航空材料的高比強度主要指材料在重量和強度方面具有較高功能。

6.航空材料的高比剛度主要指材料在重量和剛度方面具有較高功能。

7.航空材料的高溫強度主要指材料在高溫條件下保持強度功能的能力。

8.航空材料的高溫抗蠕變功能主要指材料在高溫長時間加載條件下抗蠕變能力。

答案及解題思路：

答案：

1.結(jié)構(gòu)強度要求、環(huán)境適應(yīng)性、重量減輕

2.高溫

3.高速飛行中遇到突發(fā)沖擊

4.高溫氧化氣氛

5.重量、強度

6.重量、剛度

7.高溫

8.高溫長時間加載

解題思路：

1.航空航天材料的研究與發(fā)展需要滿足多方面的需求，包括保證結(jié)構(gòu)的安全與強度（結(jié)構(gòu)強度要求）、適應(yīng)不同環(huán)境條件（環(huán)境適應(yīng)性），以及減輕整體重量以提高飛行效率（重量減輕）。

2.熱穩(wěn)定性是航空材料在高溫環(huán)境中的關(guān)鍵功能，材料需能在高溫下保持其原有的物理和化學(xué)功能。

3.抗沖擊功能對于航空器在飛行中可能遇到的突發(fā)情況，如雷擊、鳥擊等。

4.高溫氧化功能是指材料在高溫環(huán)境下抵抗氧化作用的能力，這對于防止材料結(jié)構(gòu)退化。

5.高比強度是指材料在單位重量下所具有的強度，這對于減輕航空器重量、提高載重能力。

6.高比剛度是指材料在單位重量下所具有的剛度，這對于保持航空器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和形狀。

7.高溫強度是衡量材料在高溫條件下保持其結(jié)構(gòu)完整性和承載能力的重要指標。

8.高溫抗蠕變功能是指材料在高溫和長時間加載下抵抗變形的能力，這對于保證航空器在長時間飛行中的結(jié)構(gòu)安全。三、判斷題1.航空材料的高溫功能與其抗熱震功能無關(guān)。（×）

解題思路：航空材料在高溫環(huán)境下工作時，其抗熱震功能對于抵抗溫度波動。因此，高溫功能和抗熱震功能是相互關(guān)聯(lián)的。

2.航空材料的高比強度和比剛度是衡量材料功能的重要指標。（√）

解題思路：高比強度和比剛度是衡量材料功能的重要指標，尤其在航空航天領(lǐng)域，這可以使得結(jié)構(gòu)更加輕便且強度更高，有助于提高飛機的載荷能力和燃油效率。

3.航空材料的高溫抗氧化功能與其抗腐蝕功能無關(guān)。（×）

解題思路：高溫抗氧化功能是材料在高溫環(huán)境下抵抗氧化的能力，而抗腐蝕功能則是材料抵抗腐蝕介質(zhì)的侵蝕能力。兩者在高溫條件下是相互關(guān)聯(lián)的。

4.航空材料的高溫強度與其抗蠕變功能無關(guān)。（×）

解題思路：高溫強度是指材料在高溫下保持其機械功能的能力，而抗蠕變功能是指材料在高溫和長期載荷下抵抗永久變形的能力。這兩者密切相關(guān)，因為高溫強度不足可能導(dǎo)致材料發(fā)生蠕變。

5.航空材料的高比強度和比剛度越高，其功能越好。（√）

解題思路：高比強度和比剛度意味著材料在相同體積下具有更高的強度和剛度，這對于航空航天材料來說是極為重要的功能指標。

6.航空材料的高溫氧化功能與其抗熱震功能無關(guān)。（×）

解題思路：高溫氧化功能是指材料在高溫下抵抗氧化的能力，而抗熱震功能涉及材料對溫度變化的快速響應(yīng)。兩者在高溫環(huán)境下通常是相互影響的。

7.航空材料的高溫抗蠕變功能與其抗腐蝕功能無關(guān)。（×）

解題思路：高溫抗蠕變功能和抗腐蝕功能都是衡量材料在高溫條件下的耐久性的重要指標，兩者在高溫環(huán)境下通常是相互影響的。

8.航空材料的高比強度和比剛度越高，其成本越低。（×）

解題思路：通常情況下，高比強度和比剛度的材料由于制造難度和技術(shù)要求較高，其成本反而更高，因此這一說法是不正確的。四、簡答題1.簡述航空航天材料在航空航天工業(yè)中的重要性。

解題思路：從航空航天工業(yè)的特點出發(fā)，闡述材料在重量、功能、可靠性等方面的要求，以及材料對航空航天器功能和壽命的影響。

2.簡述航空航天材料的熱穩(wěn)定性對材料功能的影響。

解題思路：討論熱穩(wěn)定性在高溫環(huán)境下的重要性，以及材料在高溫下的穩(wěn)定性對其結(jié)構(gòu)完整性、功能保持等方面的影響。

3.簡述航空航天材料的抗沖擊功能對材料功能的影響。

解題思路：分析抗沖擊功能在材料面臨機械沖擊時的表現(xiàn)，以及其對材料在極端條件下的結(jié)構(gòu)完整性、安全性的影響。

4.簡述航空航天材料的高溫氧化功能對材料功能的影響。

解題思路：探討高溫氧化對材料功能的破壞性影響，以及如何通過材料設(shè)計來提高其抗高溫氧化能力。

5.簡述航空航天材料的高溫強度對材料功能的影響。

解題思路：分析高溫強度在高溫工作環(huán)境下的重要性，以及材料高溫強度對其承受載荷和保持形狀能力的影響。

6.簡述航空航天材料的高比強度和比剛度對材料功能的影響。

解題思路：討論高比強度和比剛度在減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)效率等方面的優(yōu)勢，以及它們對航空航天器功能的提升作用。

7.簡述航空航天材料的抗蠕變功能對材料功能的影響。

解題思路：闡述抗蠕變功能在長期載荷作用下的重要性，以及材料如何抵抗長時間高溫下的變形。

8.簡述航空航天材料的特殊功能對材料功能的影響。

解題思路：介紹航空航天材料中特殊功能（如耐腐蝕性、電磁屏蔽性等）對材料功能的額外要求和其在特定環(huán)境中的應(yīng)用。

答案及解題思路：

1.答案：航空航天材料在航空航天工業(yè)中的重要性體現(xiàn)在其輕量化、高強度、高耐熱性、高可靠性等方面，這些特性直接影響到航空器的設(shè)計、功能、壽命和安全性。

解題思路：結(jié)合航空航天工業(yè)的需求，如減輕結(jié)構(gòu)重量以提高燃油效率，增強材料的耐高溫和耐腐蝕功能以適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境，保證飛行器的結(jié)構(gòu)完整性。

2.答案：熱穩(wěn)定性對材料功能的影響主要體現(xiàn)在高溫環(huán)境下材料的穩(wěn)定性和功能保持，不良的熱穩(wěn)定性會導(dǎo)致材料強度下降、韌性減弱，從而影響結(jié)構(gòu)安全。

解題思路：通過分析高溫環(huán)境下材料的化學(xué)反應(yīng)和物理變化，闡述熱穩(wěn)定性對材料功能的影響。

3.答案：航空航天材料的抗沖擊功能對材料功能的影響在于其在面臨突發(fā)機械沖擊時能保持結(jié)構(gòu)完整性，防止結(jié)構(gòu)破壞，保證飛行安全。

解題思路：結(jié)合航空航天器在實際使用中可能遇到的沖擊環(huán)境，如起飛、降落過程中的振動，分析抗沖擊功能的重要性。

4.答案：高溫氧化功能對材料功能的影響在于其在高溫環(huán)境下抵抗氧化腐蝕的能力，不良的高溫氧化功能會導(dǎo)致材料功能下降，縮短使用壽命。

解題思路：探討高溫氧化對材料表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，以及提高材料抗氧化功能的方法。

5.答案：高溫強度對材料功能的影響在于其在高溫工作環(huán)境下保持強度和形狀的能力，高溫強度不足會導(dǎo)致材料變形和失效。

解題思路：結(jié)合高溫工作環(huán)境對材料功能的要求，分析高溫強度的重要性。

6.答案：高比強度和比剛度對材料功能的影響在于其在減輕結(jié)構(gòu)重量的同時保持足夠的強度和剛度，從而提高航空航天器的功能和效率。

解題思路：通過比較不同材料的比強度和比剛度，闡述其對航空航天器功能的提升作用。

7.答案：抗蠕變功能對材料功能的影響在于其在長期載荷作用下的穩(wěn)定性，抗蠕變功能不足會導(dǎo)致材料變形，影響結(jié)構(gòu)壽命。

解題思路：分析長期載荷作用下材料的行為，以及如何通過材料設(shè)計提高其抗蠕變功能。

8.答案：航空航天材料的特殊功能對材料功能的影響在于其在特定環(huán)境下的特殊要求，如耐腐蝕性、電磁屏蔽性等，這些功能對提高航空航天器的整體功能。

解題思路：結(jié)合航空航天器在不同環(huán)境下的特殊需求，闡述特殊功能的重要性。五、論述題1.論述航空航天材料在高溫環(huán)境下的功能要求。

高溫環(huán)境下，航空航天材料需要具備以下功能要求：

良好的高溫強度和硬度，以保證在高溫下結(jié)構(gòu)的完整性；

良好的抗氧化功能，以防止高溫下材料的氧化；

良好的熱穩(wěn)定性，以防止高溫下材料的熱變形；

良好的抗熱震功能，以防止因溫度變化引起的結(jié)構(gòu)損傷。

2.論述航空航天材料在抗氧化功能方面的要求。

航空航天材料在抗氧化功能方面的要求包括：

高溫抗氧化性，以防止高溫下材料的氧化；

抗熱腐蝕性，以防止材料在高溫高壓環(huán)境下受到腐蝕；

抗硫化性，以防止材料在高溫高壓環(huán)境下受到硫化。

3.論述航空航天材料在抗腐蝕功能方面的要求。

航空航天材料在抗腐蝕功能方面的要求包括：

抗化學(xué)腐蝕性，以防止材料在化學(xué)環(huán)境下的腐蝕；

抗生物腐蝕性，以防止材料在生物環(huán)境下的腐蝕；

抗環(huán)境腐蝕性，以防止材料在惡劣環(huán)境下的腐蝕。

4.論述航空航天材料在抗疲勞功能方面的要求。

航空航天材料在抗疲勞功能方面的要求包括：

良好的抗疲勞強度，以防止材料在反復(fù)載荷作用下發(fā)生疲勞破壞；

良好的抗裂紋擴展能力，以防止裂紋在材料中擴展；

良好的抗沖擊功能，以防止材料在沖擊載荷作用下發(fā)生破壞。

5.論述航空航天材料在抗熱震功能方面的要求。

航空航天材料在抗熱震功能方面的要求包括：

良好的熱膨脹系數(shù)，以防止材料因溫度變化而產(chǎn)生較大的形變；

良好的熱導(dǎo)率，以防止材料因溫度梯度而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；

良好的抗熱震強度，以防止材料在溫度變化作用下發(fā)生破壞。

6.論述航空航天材料在抗沖擊功能方面的要求。

航空航天材料在抗沖擊功能方面的要求包括：

良好的抗沖擊強度，以防止材料在沖擊載荷作用下發(fā)生破壞；

良好的韌性，以防止材料在沖擊載荷作用下發(fā)生脆性斷裂；

良好的抗沖擊疲勞功能，以防止材料在沖擊載荷作用下的疲勞破壞。

7.論述航空航天材料在抗蠕變功能方面的要求。

航空航天材料在抗蠕變功能方面的要求包括：

良好的抗蠕變強度，以防止材料在高溫長期載荷作用下發(fā)生蠕變；

良好的抗蠕變疲勞功能，以防止材料在蠕變過程中發(fā)生疲勞破壞；

良好的抗蠕變熱穩(wěn)定性，以防止材料在高溫下發(fā)生蠕變。

8.論述航空航天材料的特殊功能對材料功能的影響。

航空航天材料的特殊功能對材料功能的影響包括：

良好的耐磨性，以防止材料在磨損環(huán)境下過早失效；

良好的抗輻射功能，以防止材料在輻射環(huán)境下發(fā)生功能退化；

良好的抗電磁干擾功能，以防止材料在電磁環(huán)境下發(fā)生功能變化。

答案及解題思路：

1.答案：航空航天材料在高溫環(huán)境下的功能要求包括高溫強度、抗氧化性、熱穩(wěn)定性和抗熱震性。

解題思路：結(jié)合航空航天材料在高溫環(huán)境下的應(yīng)用，分析材料需要具備的功能，如高溫強度、抗氧化性、熱穩(wěn)定性和抗熱震性等。

2.答案：航空航天材料在抗氧化功能方面的要求包括高溫抗氧化性、抗熱腐蝕性和抗硫化性。

解題思路：結(jié)合航空航天材料在高溫環(huán)境下的應(yīng)用，分析材料需要具備的抗氧化功能，如高溫抗氧化性、抗熱腐蝕性和抗硫化性等。

3.答案：航空航天材料在抗腐蝕功能方面的要求包括抗化學(xué)腐蝕性、抗生物腐蝕性和抗環(huán)境腐蝕性。

解題思路：結(jié)合航空航天材料在不同環(huán)境下的應(yīng)用，分析材料需要具備的抗腐蝕功能，如抗化學(xué)腐蝕性、抗生物腐蝕性和抗環(huán)境腐蝕性等。

4.答案：航空航天材料在抗疲勞功能方面的要求包括抗疲勞強度、抗裂紋擴展能力和抗沖擊功能。

解題思路：結(jié)合航空航天材料在疲勞載荷作用下的應(yīng)用，分析材料需要具備的抗疲勞功能，如抗疲勞強度、抗裂紋擴展能力和抗沖擊功能等。

5.答案：航空航天材料在抗熱震功能方面的要求包括熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和抗熱震強度。

解題思路：結(jié)合航空航天材料在溫度變化環(huán)境下的應(yīng)用，分析材料需要具備的抗熱震功能，如熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和抗熱震強度等。

6.答案：航空航天材料在抗沖擊功能方面的要求包括抗沖擊強度、韌性和抗沖擊疲勞功能。

解題思路：結(jié)合航空航天材料在沖擊載荷作用下的應(yīng)用，分析材料需要具備的抗沖擊功能，如抗沖擊強度、韌性和抗沖擊疲勞功能等。

7.答案：航空航天材料在抗蠕變功能方面的要求包括抗蠕變強度、抗蠕變疲勞功能和抗蠕變熱穩(wěn)定性。

解題思路：結(jié)合航空航天材料在高溫長期載荷作用下的應(yīng)用，分析材料需要具備的抗蠕變功能，如抗蠕變強度、抗蠕變疲勞功能和抗蠕變熱穩(wěn)定性等。

8.答案：航空航天材料的特殊功能對材料功能的影響包括耐磨性、抗輻射功能和抗電磁干擾功能。

解題思路：結(jié)合航空航天材料在不同特殊環(huán)境下的應(yīng)用，分析材料需要具備的特殊功能，如耐磨性、抗輻射功能和抗電磁干擾功能等。六、計算題1.已知某種航空材料在室溫下的抗拉強度為600MPa，求其在200℃下的抗拉強度。

2.已知某種航空材料在室溫下的屈服強度為450MPa，求其在500℃下的屈服強度。

3.已知某種航空材料在室溫下的硬度為300HB，求其在300℃下的硬度。

4.已知某種航空材料在室溫下的沖擊韌性為20J/cm2，求其在200℃下的沖擊韌性。

5.已知某種航空材料在室溫下的熱膨脹系數(shù)為10×10??/℃，求其在500℃下的熱膨脹系數(shù)。

6.已知某種航空材料在室溫下的彈性模量為200GPa，求其在500℃下的彈性模量。

7.已知某種航空材料在室溫下的熱導(dǎo)率為10W/m·K，求其在500℃下的熱導(dǎo)率。

8.已知某種航空材料在室溫下的密度為7.8g/cm3，求其在500℃下的密度。

答案及解題思路：

1.答案：抗拉強度下降約15%，因此200℃下的抗拉強度約為600MPa×(10.15)=510MPa。

解題思路：根據(jù)材料力學(xué)知識，抗拉強度隨溫度升高而降低，這里假設(shè)下降比例為15%，進行計算。

2.答案：屈服強度下降約30%，因此500℃下的屈服強度約為450MPa×(10.30)=315MPa。

解題思路：類似地，屈服強度隨溫度升高而降低，假設(shè)下降比例為30%，進行計算。

3.答案：硬度下降約10%，因此300℃下的硬度約為300HB×(10.10)=270HB。

解題思路：硬度隨溫度升高而降低，假設(shè)下降比例為10%，進行計算。

4.答案：沖擊韌性下降約25%，因此200℃下的沖擊韌性約為20J/cm2×(10.25)=15J/cm2。

解題思路：沖擊韌性隨溫度升高而降低，假設(shè)下降比例為25%，進行計算。

5.答案：熱膨脹系數(shù)增加約20%，因此500℃下的熱膨脹系數(shù)約為10×10??/℃×(10.20)=12×10??/℃。

解題思路：熱膨脹系數(shù)隨溫度升高而增加，假設(shè)增加比例為20%，進行計算。

6.答案：彈性模量下降約10%，因此500℃下的彈性模量約為200GPa×(10.10)=180GPa。

解題思路：彈性模量隨溫度升高而降低，假設(shè)下降比例為10%，進行計算。

7.答案：熱導(dǎo)率下降約15%，因此500℃下的熱導(dǎo)率約為10W/m·K×(10.15)=8.5W/m·K。

解題思路：熱導(dǎo)率隨溫度升高而降低，假設(shè)下降比例為15%，進行計算。

8.答案：密度下降約5%，因此500℃下的密度約為7.8g/cm3×(10.05)=7.46g/cm3。

解題思路：密度隨溫度升高而降低，假設(shè)下降比例為5%，進行計算。七、應(yīng)用題1.某航空發(fā)動機渦輪葉片材料，要求在1200℃下具有200MPa的抗拉強度，試選擇合適的材料。

材料選擇：

鈦合金（如Ti6Al4V）：在高溫下具有良好的強度和耐腐蝕性。

金屬基復(fù)合材料（如SiC顆粒增強鎳基合金）：具有優(yōu)異的高溫功能。

2.某航空器機身材料，要求在500℃下具有300MPa的抗拉強度和30J/cm2的沖擊韌性，試選擇合適的材料。

材料選擇：

鋁鋰合金（如7075）：在高溫下具有高強度和良好的抗沖擊功能。

鈦合金（如Ti6Al4V）：在高溫下具有良好的強度和抗沖擊功能。

3.某航空發(fā)動機燃燒室材料，要求在1200℃下具有400MPa的抗拉強度和10J/cm2的沖擊韌性，試選擇合適的材料。

材料選擇：

鎳基合金（如Inconel718）：在高溫下具有良好的強度和抗沖擊功能。

金屬陶瓷復(fù)合材料（如SiC顆粒增強金屬陶瓷）：具有優(yōu)異的高溫功能和抗沖擊功能。

4.某航空器尾翼材料，要求在500℃下具有200MPa的抗拉強度和30J/cm2的沖擊韌性，試選擇合適的材料。

材料選擇：

鋁鋰合金（如7075）：在高溫下具有高強度和良好的抗沖擊功能。

鈦合金（如Ti6Al4V）：在高溫下具有良好的強度和抗沖擊功能。

5.某航空發(fā)動機渦輪盤材料，要求在1200℃下具有300MPa的抗拉強度和20J/cm2的沖擊韌性，試選擇合適的材料。

材料選擇：

鎳基合金（如Inconel718）：在高溫下具有良好的強度和抗沖擊功能。

金屬基復(fù)合材料（如SiC顆粒增強鎳基合金）：具有優(yōu)異的高溫功能和抗沖擊功能。

6.某航空器機身材料，要求在500℃下具有250MPa的抗拉強度和40J/cm2的沖擊韌性，試選擇合適的材料。

材料選擇：

鋁鋰合金（如7075）：在高溫下具有高強度和良好的抗沖擊功能。

鈦合金（如Ti6Al4V）：在高溫下具有良好的強度和抗沖擊功能。

7.某航空發(fā)動機燃燒室材料，要求在1200℃下具有350MPa的抗拉強度和15J/cm2的沖擊韌性，試選擇合適的材料