航空航天材料技術(shù)理論題

航空航天材料技術(shù)理論題姓名_________________________地址_______________________________學(xué)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指標(biāo)包括哪些？

a)疲勞強度

b)硬度

c)熱膨脹系數(shù)

d)抗拉強度

e)抗沖擊強度

答案：a,b,c,d,e

解題思路：航空航天材料的主要功能指標(biāo)通常涉及力學(xué)功能（如抗拉強度、疲勞強度、硬度）、熱功能（如熱膨脹系數(shù)）、化學(xué)穩(wěn)定性（耐腐蝕功能）和加工功能等多個方面。

2.金屬基復(fù)合材料與金屬基合金相比，具有哪些優(yōu)勢？

a)更高的比強度

b)更好的耐磨性

c)更好的高溫功能

d)所有的上述優(yōu)勢

答案：d

解題思路：金屬基復(fù)合材料通常結(jié)合了基體金屬的高熔點和復(fù)合材料的高比強度、比剛度、耐腐蝕性等優(yōu)點，從而提供了綜合功能優(yōu)勢。

3.常見的航空航天高溫合金有哪些？

a)IN718

b)Maraging300

c)HastelloyX

d)Waspaloy

答案：a,b,c,d

解題思路：常見的航空航天高溫合金包括Inconel系列的IN718，Maraging300，以及Hastelloy和Waspaloy等，它們能夠在高溫下保持其功能。

4.鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在哪些方面？

a)結(jié)構(gòu)部件

b)噴氣發(fā)動機部件

c)飛機起落架

d)所有的上述方面

答案：d

解題思路：鈦合金由于其低密度、高強度、耐腐蝕性等優(yōu)點，在航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)部件、發(fā)動機部件以及起落架等。

5.航空航天材料的疲勞功能如何評價？

a)拉伸強度

b)殘余壽命

c)斷裂強度

d)彈性模量

答案：b

解題思路：疲勞功能評價通常關(guān)注材料的循環(huán)載荷下壽命（殘余壽命），這是材料疲勞強度的體現(xiàn)。

6.哪種材料具有良好的耐腐蝕功能？

a)不銹鋼

b)鈦合金

c)超合金

d)所有上述材料

答案：d

解題思路：不銹鋼、鈦合金和超合金均具有良好的耐腐蝕功能，常用于航空航天材料的耐腐蝕部分。

7.航空航天復(fù)合材料中的碳纖維有哪些種類？

a)T300

b)T800

c)M55J

d)所有的上述種類

答案：d

解題思路：T300、T800、M55J等都是航空航天領(lǐng)域中常用的碳纖維類型，它們在功能和應(yīng)用上有所不同。

8.以下哪種材料屬于納米材料？

a)石墨烯

b)聚酰亞胺

c)納米碳管

d)玻璃鋼

答案：a,c

解題思路：納米材料如石墨烯和納米碳管因其獨特的納米結(jié)構(gòu)而具有特別的功能，玻璃鋼和聚酰亞胺雖然重要，但不屬于納米材料范疇。二、填空題1.航空航天材料的主要功能指標(biāo)包括：強度、硬度、韌性、耐腐蝕性。

2.金屬基復(fù)合材料與金屬基合金相比，具有更高的比強度、更好的抗熱震功能、更低的密度等優(yōu)勢。

3.常見的航空航天高溫合金有：鎳基高溫合金、鈷基高溫合金、鐵基高溫合金、鎢合金。

4.鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機部件、機載設(shè)備等方面。

5.航空航天材料的疲勞功能評價方法有：恒幅疲勞試驗、變幅疲勞試驗、疲勞裂紋擴展速率試驗。

6.具有良好耐腐蝕功能的材料有：不銹鋼、鈦合金、鋁合金。

7.航空航天復(fù)合材料中的碳纖維有：T300、T700、M40J、M45J等種類。

8.納米材料是指：尺寸在1100納米的顆粒材料。

答案及解題思路：

1.答案：強度、硬度、韌性、耐腐蝕性。

解題思路：航空航天材料需承受極端環(huán)境，因此需要具備高強度的結(jié)構(gòu)完整性、硬度以抵抗磨損、韌性以吸收沖擊和振動，以及耐腐蝕性以抵御惡劣環(huán)境。

2.答案：更高的比強度、更好的抗熱震功能、更低的密度。

解題思路：金屬基復(fù)合材料結(jié)合了金屬的高強度和復(fù)合材料的輕質(zhì)特性，因此在比強度、抗熱震功能和密度上具有明顯優(yōu)勢。

3.答案：鎳基高溫合金、鈷基高溫合金、鐵基高溫合金、鎢合金。

解題思路：高溫合金在高溫環(huán)境下仍能保持功能，這些合金因其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性被廣泛應(yīng)用于航空航天高溫部件。

4.答案：結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機部件、機載設(shè)備。

解題思路：鈦合金因其輕質(zhì)、高強度和良好的耐腐蝕性，在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。

5.答案：恒幅疲勞試驗、變幅疲勞試驗、疲勞裂紋擴展速率試驗。

解題思路：這些試驗方法可以評估材料在循環(huán)載荷下的功能，預(yù)測材料在真實使用條件下的疲勞壽命。

6.答案：不銹鋼、鈦合金、鋁合金。

解題思路：這些材料因其表面能形成穩(wěn)定的氧化膜，具有較好的耐腐蝕功能。

7.答案：T300、T700、M40J、M45J。

解題思路：碳纖維種類繁多，這些是航空航天領(lǐng)域常用的碳纖維型號，各有其特定的功能特點。

8.答案：尺寸在1100納米的顆粒材料。

解題思路：納米材料由于其獨特的尺寸效應(yīng)，具有與傳統(tǒng)材料不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，因此在航空航天材料中具有潛在的應(yīng)用價值。三、判斷題1.航空航天材料在高溫、高壓、高負荷環(huán)境下使用，因此要求具有良好的耐熱功能。（√）

解題思路：航空航天器在運行過程中，會受到高溫、高壓和高負荷等極端環(huán)境的影響，因此材料需要具備良好的耐熱功能以承受這些環(huán)境條件，保證飛行安全。

2.金屬基復(fù)合材料在高溫下功能優(yōu)于金屬基合金。（×）

解題思路：金屬基復(fù)合材料雖然具有良好的高溫功能，但在高溫下其功能往往不如傳統(tǒng)金屬基合金，因為復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特性可能導(dǎo)致高溫下強度和耐熱性的下降。

3.鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用僅限于結(jié)構(gòu)件。（×）

解題思路：鈦合金由于其輕質(zhì)、高強度、耐腐蝕等特點，在航空航天領(lǐng)域不僅限于結(jié)構(gòu)件，還包括發(fā)動機部件、壓力容器等。

4.航空航天材料的疲勞功能越好，使用壽命越長。（√）

解題思路：航空航天材料的疲勞功能是指材料在循環(huán)載荷作用下抵抗疲勞裂紋產(chǎn)生和擴展的能力，疲勞功能越好，材料在循環(huán)載荷下的使用壽命就越長。

5.航空航天材料在腐蝕環(huán)境下使用，必須具有良好的耐腐蝕功能。（√）

解題思路：腐蝕是航空航天材料失效的主要原因之一，因此在腐蝕環(huán)境下使用，材料的耐腐蝕功能是的。

6.碳纖維復(fù)合材料具有良好的耐腐蝕功能。（×）

解題思路：雖然碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)功能，但其耐腐蝕功能并不強，尤其在一些特定的腐蝕環(huán)境下，如含有氯、硫的腐蝕介質(zhì)中。

7.納米材料在航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。（√）

解題思路：納米材料具有獨特的物理、化學(xué)功能，在航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，如增強材料、涂層、傳感器等。

8.航空航天材料在高溫、高壓、高負荷環(huán)境下使用，要求具有良好的力學(xué)功能。（√）

解題思路：在高溫、高壓和高負荷的環(huán)境下，材料的力學(xué)功能，如強度、剛度等，對飛行器的結(jié)構(gòu)和功能有重要影響，因此要求材料具備良好的力學(xué)功能。四、簡答題1.簡述航空航天材料的主要功能指標(biāo)。

解題思路：

列舉航空航天材料需要具備的主要功能指標(biāo)。

簡要解釋每個功能指標(biāo)的重要性及其在航空航天中的應(yīng)用。

答案：

航空航天材料的主要功能指標(biāo)包括：

高強度和高剛度：以承受結(jié)構(gòu)負載和保持形狀。

良好的耐熱性：以承受高溫環(huán)境。

良好的耐腐蝕性：以適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。

良好的疲勞功能：以承受重復(fù)應(yīng)力。

良好的可加工性：以適應(yīng)復(fù)雜零件的制造。

2.簡述金屬基復(fù)合材料與金屬基合金的主要區(qū)別。

解題思路：

對比金屬基復(fù)合材料和金屬基合金的定義。

指出兩者在組成、結(jié)構(gòu)和功能上的主要區(qū)別。

答案：

金屬基復(fù)合材料與金屬基合金的主要區(qū)別

組成：金屬基復(fù)合材料由金屬基體和增強相組成，而金屬基合金是由兩種或多種金屬元素通過熔煉形成的合金。

結(jié)構(gòu)：金屬基復(fù)合材料具有明顯的界面，而金屬基合金的微觀結(jié)構(gòu)是均勻的。

功能：金屬基復(fù)合材料通常具有更高的比強度和比剛度，而金屬基合金可能在耐腐蝕性、耐磨性等方面有優(yōu)勢。

3.簡述鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

解題思路：

列舉鈦合金在航空航天領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例。

解釋鈦合金在這些應(yīng)用中的優(yōu)勢。

答案：

鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括：

飛機結(jié)構(gòu)件：如飛機的機翼、尾翼和機身等，鈦合金提供高強度和輕量化。

發(fā)動機部件：如燃燒室和渦輪葉片，鈦合金耐高溫和耐腐蝕。

航天器結(jié)構(gòu)：如火箭和衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)部件，鈦合金提供良好的高溫功能。

4.簡述航空航天材料的疲勞功能評價方法。

解題思路：

介紹評價疲勞功能的常用方法。

簡述每種方法的基本原理和應(yīng)用。

答案：

航空航天材料的疲勞功能評價方法包括：

疲勞試驗機測試：通過模擬實際工作環(huán)境，測試材料在循環(huán)載荷下的疲勞壽命。

疲勞裂紋擴展速率測試：測量裂紋在材料中擴展的速度，評估材料的抗疲勞功能。

斷口分析：通過觀察斷口形貌，分析疲勞裂紋的形成和擴展過程。

5.簡述航空航天材料在腐蝕環(huán)境下的要求。

解題思路：

列舉航空航天材料在腐蝕環(huán)境下的具體要求。

解釋這些要求對材料功能的影響。

答案：

航空航天材料在腐蝕環(huán)境下的要求包括：

良好的耐腐蝕性：以防止材料因腐蝕而失效。

抗應(yīng)力腐蝕開裂性：以防止材料在應(yīng)力作用下發(fā)生腐蝕開裂。

良好的耐磨損性：以適應(yīng)腐蝕環(huán)境中可能出現(xiàn)的磨損。

6.簡述碳纖維復(fù)合材料的種類。

解題思路：

列舉碳纖維復(fù)合材料的常見種類。

簡要介紹每種種類的特點和用途。

答案：

碳纖維復(fù)合材料的種類包括：

碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料：具有高強度、高模量，廣泛用于航空航天領(lǐng)域。

碳纖維/聚酰亞胺復(fù)合材料：耐高溫，用于高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)部件。

碳纖維/聚酯復(fù)合材料：成本低，適用于非關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。

7.簡述納米材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

解題思路：

列舉納米材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用實例。

解釋納米材料在這些應(yīng)用中的優(yōu)勢。

答案：

納米材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括：

納米涂層：提高材料的耐腐蝕性和耐磨性。

納米復(fù)合材料：增強材料的強度和剛度。

納米傳感器：用于監(jiān)測材料功能和環(huán)境條件。五、論述題1.結(jié)合航空航天材料的應(yīng)用背景，論述航空航天材料的發(fā)展趨勢。

解題思路：

簡述航空航天材料的應(yīng)用背景，如飛機、衛(wèi)星、火箭等。

分析當(dāng)前航空航天材料面臨的挑戰(zhàn)和需求，如輕量化、高功能、耐腐蝕等。

探討航空航天材料的發(fā)展趨勢，如新型合金、復(fù)合材料、納米材料等。

2.從材料功能、工藝技術(shù)、成本等方面，論述航空航天材料的選擇原則。

解題思路：

列舉航空航天材料選擇的關(guān)鍵功能指標(biāo)，如強度、硬度、耐腐蝕性等。

分析不同工藝技術(shù)對材料功能的影響，如鑄造、鍛造、焊接等。

討論成本在材料選擇中的重要性，以及如何平衡功能與成本。

3.結(jié)合實際案例，論述航空航天材料在航空航天器上的應(yīng)用。

解題思路：

選擇具體案例，如某型號飛機或衛(wèi)星。

分析該航空航天器中使用的材料，及其功能和優(yōu)勢。

討論這些材料在航空航天器設(shè)計中的作用和影響。

4.論述航空航天材料在高溫、高壓、高負荷環(huán)境下的功能要求。

解題思路：

列舉高溫、高壓、高負荷環(huán)境下的典型航空航天材料。

分析這些材料在這些極端環(huán)境下的功能要求，如熔點、屈服強度等。

討論如何滿足這些功能要求，如材料設(shè)計、工藝優(yōu)化等。

5.論述航空航天材料在腐蝕環(huán)境下的功能要求。

解題思路：

列舉航空航天材料在腐蝕環(huán)境下的典型應(yīng)用場景。

分析腐蝕對材料功能的影響，如材料的耐腐蝕性、抗氧化性等。

討論如何提高材料在腐蝕環(huán)境下的功能，如表面處理、合金設(shè)計等。

6.論述航空航天材料在復(fù)合材料中的應(yīng)用。

解題思路：

介紹復(fù)合材料的定義和特點。

分析航空航天材料在復(fù)合材料中的應(yīng)用，如碳纖維、玻璃纖維等。

討論復(fù)合材料在航空航天器設(shè)計中的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。

答案及解題思路：

1.答案：

航空航天材料的發(fā)展趨勢包括向輕量化、高強度、耐高溫、耐腐蝕等方向發(fā)展。新型合金、復(fù)合材料、納米材料等材料的研究和應(yīng)用將不斷推動航空航天材料的發(fā)展。

2.答案：

航空航天材料的選擇原則應(yīng)考慮材料功能、工藝技術(shù)和成本。功能指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計要求，工藝技術(shù)應(yīng)適應(yīng)制造條件，成本應(yīng)在可接受范圍內(nèi)。

3.答案：

以波音787Dreamliner為例，其使用了大量的復(fù)合材料，如碳纖維增強塑料，這些材料輕質(zhì)高強，有助于降低飛機的重量，提高燃油效率。

4.答案：

航空航天材料在高溫、高壓、高負荷環(huán)境下需要具備高熔點、高屈服強度和良好的熱穩(wěn)定性。通過材料設(shè)計和工藝優(yōu)化，可以滿足這些功能要求。

5.答案：

航空航天材料在腐蝕環(huán)境下需要具備良好的耐腐蝕性和抗氧化性。通過合金設(shè)計、表面處理等技術(shù)，可以提高材料在腐蝕環(huán)境下的功能。

6.答案：

復(fù)合材料在航空航天器中的應(yīng)用提高了結(jié)構(gòu)強度和減輕了重量。碳纖維增強塑料等復(fù)合材料在航空航天器的設(shè)計中發(fā)揮著重要作用。六、計算題1.某航空航天結(jié)構(gòu)件在高溫、高壓、高負荷環(huán)境下工作，要求材料的屈服強度不低于600MPa，抗拉強度不低于800MPa，彈性模量不低于210GPa，求該材料的許用應(yīng)力。

解題思路：

許用應(yīng)力是指在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，材料可以承受的最大應(yīng)力。通常，許用應(yīng)力是材料屈服強度或抗拉強度的一定比例。這里，我們可以取屈服強度和抗拉強度的平均值作為參考，然后根據(jù)實際情況調(diào)整。

許用應(yīng)力\(\sigma_{\text{允許}}\)可以通過以下公式計算：

\[

\sigma_{\text{允許}}=\frac{\min(\sigma_{\text{屈服}},\sigma_{\text{抗拉}})}{n}

\]

其中，\(\sigma_{\text{屈服}}=600\text{MPa}\)，\(\sigma_{\text{抗拉}}=800\text{MPa}\)，\(n\)是安全系數(shù)，通常取1.5到2之間。

假設(shè)安全系數(shù)\(n=2\)，則：

\[

\sigma_{\text{允許}}=\frac{\min(600,800)}{2}=\frac{600}{2}=300\text{MPa}

\]

2.某航空航天材料在腐蝕環(huán)境下使用，要求其耐腐蝕功能達到105g/m2·h，求該材料的腐蝕速率。

解題思路：

腐蝕速率可以通過耐腐蝕功能來計算。耐腐蝕功能通常以單位時間內(nèi)單位面積上材料損失的質(zhì)量來表示。腐蝕速率\(V\)可以通過以下公式計算：

\[

V=\frac{\text{耐腐蝕功能}}{\text{密度}}

\]

其中，耐腐蝕功能為\(10^{5}\text{g/m}^2\cdot\text{h}\)，密度\(\rho\)需要根據(jù)具體材料確定。

假設(shè)材料的密度為\(\rho=2.8\text{g/cm}^3\)（鋁的密度），則：

\[

V=\frac{10^{5}}{2.8}\approx3.57\times10^{7}\text{g/cm}^2\cdot\text{h}

\]

3.某航空航天復(fù)合材料在疲勞試驗中，其疲勞壽命達到10萬次，求該材料的疲勞強度。

解題思路：

疲勞強度是指材料在交變載荷作用下能夠承受的最大應(yīng)力。疲勞壽命是指材料在交變載荷作用下達到失效前的循環(huán)次數(shù)。疲勞強度\(\sigma_{\text{疲勞}}\)可以通過以下公式計算：

\[

\sigma_{\text{疲勞}}=\frac{\sigma_{\text{屈服}}}{N}

\]

其中，\(\sigma_{\text{屈服}}\)是材料的屈服強度，\(N\)是疲勞壽命。

假設(shè)材料的屈服強度\(\sigma_{\text{屈服}}=600\text{MPa}\)，疲勞壽命\(N=10^5\)次，則：

\[

\sigma_{\text{疲勞}}=\frac{600}{10^5}=6\text{MPa}

\]

4.某航空航天材料在高溫下使用，要求其熔點不低于1200℃，求該材料的熔點。

解題思路：

熔點是材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度。題目中已給出要求熔點不低于1200℃，因此該材料的熔點即為1200℃。

5.某航空航天材料在高壓下使用，要求其抗壓強度不低于800MPa，求該材料的抗壓強度。

解題思路：

抗壓強度是指材料在受到壓縮力作用時抵抗破壞的能力。題目中已給出要求抗壓強度不低于800MPa，因此該材料的抗壓強度即為800MPa。

6.某航空航天材料在腐蝕環(huán)境下使用，要求其耐腐蝕功能達到103g/m2·h，求該材料的腐蝕速率。

解題思路：

腐蝕速率的計算與問題2類似。耐腐蝕功能為\(10^{3}\text{g/m}^2\cdot\text{h}\)，密度\(\rho\)需要根據(jù)具體材料確定。

假設(shè)材料的密度為\(\rho=2.8\text{g/cm}^3\)，則：

\[

V=\frac{10^{3}}{2.8}\approx3.57\times10^{4}\text{g/cm}^2\cdot\text{h}

\]

答案及解題思路：

1.許用應(yīng)力：300MPa

解題思路：取屈服強度和抗拉強度的平均值，并考慮安全系數(shù)計算得出。

2.腐蝕速率：\(3.57\times10^{7}\text{g/cm}^2\cdot\text{h}\)

解題思路：根據(jù)耐腐蝕功能和材料密度計算得出。

3.疲勞強度：6MPa

解題思路：根據(jù)材料的屈服強度和疲勞壽命計算得出。

4.熔點：1200℃

解題思路：直接給出題目要求中的熔點值。

5.抗壓強度：800MPa

解題思路：直接給出題目要求中的抗壓強度值。

6.腐蝕速率：\(3.57\times10^{4}\text{g/cm}^2\cdot\text{h}\)

解題思路：根據(jù)耐腐蝕功能和材料密度計算得出。

：七、設(shè)計題1.設(shè)計一種適用于航空航天領(lǐng)域的金屬基復(fù)合材料。

題目：

設(shè)計一種以Ti6Al4V為基礎(chǔ)的金屬基復(fù)合材料，用于航空航天領(lǐng)域的高溫部件。要求該材料具有優(yōu)異的抗氧化功能、高比強度和高比剛度，并簡要說明其設(shè)計原理和預(yù)期功能。

答案及解題思路：

設(shè)計原理：

選擇Ti6Al4V作為基體材料，因其已廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，具有良好的綜合功能。

加入TiB2或TiC等增強相，以提高材料的強度和抗氧化功能。

采用粉末冶金或熔融浸漬等方法制備復(fù)合材料。

預(yù)期功能：

抗拉強度≥1200MPa

抗氧化功能：在800℃下暴露100小時，氧化速率≤0.1mm/yr

比強度≥500MPa

比剛度≥160GPa

解題思路：

通過查閱相關(guān)文獻，了解Ti6Al4V材料的功能特點。

分析TiB2或TiC等增強相對材料功能的影響。

根據(jù)設(shè)計要求，選擇合適的制備方法。

2.設(shè)計一種適用于航空航天領(lǐng)域的碳纖維復(fù)合材料。

題目：

設(shè)計一種以T800碳纖維為增強體，環(huán)氧樹脂為基體的碳纖維復(fù)合材料，用于航空航天領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)件。要求該材料具有高比強度、高比剛度、良好的耐腐蝕性和尺寸穩(wěn)定性。

答案及解題思路：

設(shè)計原理：

選擇T800碳纖維作為增強體，因其具有較高的強度和剛度。

采用環(huán)氧樹脂作為基體材料，具有良好的耐腐蝕性和尺寸穩(wěn)定性。

采用預(yù)浸料或纏繞工藝制備復(fù)合材料。

預(yù)期功能：

抗拉強度≥2100MPa

抗彎強度≥1800MPa

比強度≥1800MPa

比剛度≥250GPa

耐腐蝕性：在3.5%NaCl溶液中浸泡24小時，無腐蝕現(xiàn)象

尺寸穩(wěn)定性：在溫度變化±10℃的條件下，尺寸變化率≤0.1%

解題思路：

通過查閱相關(guān)文獻，了解T800碳纖維和環(huán)氧樹脂的功能特點。

分析增強體和基體對復(fù)合材料功能的影響。

根據(jù)設(shè)計要求，選擇合適的制備工藝。

3.設(shè)計一種適用于航空航天領(lǐng)域的納米材料。

題目：

設(shè)計一種以TiO2納米顆粒為填料，環(huán)氧樹脂為基體的納米復(fù)合材料，用于航空航天領(lǐng)域的涂層材料。要求該材料具有良好的耐熱性、耐腐蝕性和耐磨性。

答案及解題思路：

設(shè)計原理：

選擇TiO2納米顆粒作為填料，因其具有優(yōu)良的耐熱性、耐腐蝕性和耐磨性。

采用環(huán)氧樹脂作為基體材料，具有良好的耐腐蝕性和耐磨性。

采用溶膠凝膠法或原位聚合法制備復(fù)合材料。

預(yù)期功能：

耐熱性：在500℃下暴露1小時，無分層現(xiàn)象

耐腐蝕性：在3.5%NaCl溶液中浸泡24小時，無腐蝕現(xiàn)象

耐磨性：在滑動摩擦試驗中，磨損率≤0.1mm^3/N

附著力：≥4級

解題思路：

通過查閱相關(guān)文獻，了解TiO2納米顆粒和環(huán)氧樹脂的功能特點。

分析填料對復(fù)合材料功能的影響。

根據(jù)設(shè)計要求，選擇合適的制備方法。

4.設(shè)計一種適用于航空航天領(lǐng)域的金屬基高溫合金。

題目：

設(shè)計一種以鎳基為基體的金屬基高溫合金，用于航空航天領(lǐng)域的高溫部件。要求該材料具有優(yōu)異的抗氧化功能、高比強度和高比剛度，并簡要說明其設(shè)計原理和預(yù)期功能。

答案及解題思路：

設(shè)計原理：

選擇鎳基合金作為基體材料，因其具有良好的高溫功能。

添加鉻、鉬、鈦等合金元素，以提高材料的抗氧化功能和強度。

采用快速凝固或粉末冶金等方法制備合金。

預(yù)期功能：

抗拉強度≥1000MPa

抗氧化功能：在1000℃下暴露100小時，氧化速率≤0.1mm/yr

比強度≥500MPa

比剛度≥160GPa

解題思路：

通過查閱相關(guān)文獻，了解鎳基高溫合金的功能特點。