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航空材料
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航空材料是制造航空器、航空发动机和机载设备等所用各类材料的总称。
航空材料是研制生产航空产品的物质保障，也是使航空产品达到人们期望的性能、使用寿命与可靠性的技术基础。由于航空材料的基础地位，以及其对航空产品贡献率的不断提高，航空材料与航空发动机、信息技术成为并列的三大航空关键技术之一，也是对航空产品发展有重要影响的六项技术之一。美国空军在《2025年航空技术发展预测报告》中指出，在全部43项航空技术中，航空材料重要性位居第2。此外，航空先进材料技术还被列为美国国防四大科技（分别为信息技术、材料技术、传感器技术和经济可承受性技术）优选项目之一，是其他三项技术的物质基础及重要组成部分。[1]
==基本内容==
中文名：航空材料
应用：航空领域
外文名：Aeronautical Materials
==发展简史==
航空材料是制造飞机（包括飞行器）、航空发动机及其附件、仪表及随机设备等所用材料的总称，通常包括金属材料(结构钢、不锈钢、高温合金、有色金属及合金等）、[[有机高分子材料]]([[橡胶]]、[[塑料]]、[[透明材料]]、[[涂料]]等）和[[复合材料]]。
早期的飞机结构简单，所用的材料主要是木材、布和绳索等;20世纪30年代，飞机逐渐发展成为全金属结构,动力装置则为活塞式发动机，所用的材料也只有钢铁、铝合金和镁合金等。
由于作战迫切需要提高飞机的飞行速度，喷气式发动机应运而生。尽管喷气式发动机的原理早为人们所知，但这种发动机的制造成功,还是在耐热合金出现以后。
喷气式发动机完成了航空技术的一次飞跃——突破了“声障”。但随即又出现了“热障”问题。“热障”是当飞机超声速飞行时,飞机蒙皮表面附面层空气因摩擦而生成大量的热，使飞机蒙皮的温度急剧升高，当温度超过250°C时，铝合金就不能用了。这样直到20世纪40年代末，出现钛合金以后,航空技术才又一次出现飞跃——突破了“热障”。
在科学技术迅猛发展的今天，飞机正朝着超高速、巨型、隐身、智能的方向发展，对航空材料提出了越来越高的要求;同时，航空材料也随着科学技术的进步而逐渐发展,新材料新工艺不断涌现，为航空事业的发展提供了物质保障。
近几十年来,新型航空材料及先进工艺发展很快，如高强度铝合金、钛合金、高温合金、超高强度钢、复合材料、隐身材料及定向凝固叶片技术、定向共晶叶片技术、粉末高温合金属轮盘制造技术等，为第四代、第五代飞机的发展提供了物质保障。航空发展史证明,航空材料的每次重大突破，都会促进航空技术产生飞跃式的发展;航空材料不仅是航空事业发展的物质基础，也是航空事业发展的技术支撑。
==发展特点==
1．新技术、新工艺的应用是发展航空材料的主要途径
航空材料属于知识密集、技术密集的学科。许多事实说明，单纯依靠传统工艺和技术只改变材料成分，满足现代航空技术提出的越来越高的要求是很困难的，因此，各国对新技术、新工艺在航空材料领域的开发应用都非常重视，促进了航空材料的发展。目前，各国在发展航空材料时应用和研制的新技术、新工艺主要有：定向凝固技术，机械合金化、快速凝固、复合裁剪技术，电子束、等离子束及激光束技术，真空电弧重熔、细晶铸锭技术及相应发展的热等静压技术，超塑成型技术，固态焊接技术。
2．复合材料和复合结构的应用日益增多
近20年来，复合材料的研制和应用发展极为迅速，从70年代初在军用机上开始试用，日前已发展到民用，从非承力件和次承力件发展到主承力件。用量从占飞机结构质量不到1%发展到占30u/o—50%，并出现了全复合材料飞机。
3．材料研制逐渐走向定量化
随着人们对材料性能与成分、组织和各种影响因素的关系了解越来越深入，材料研制已经逐渐定量化。近年来，随着计算机技术的发展和应用，合金研制定量化的工作取得了突破性进展，提出了全新的合金设计方法，并在研制新合金中取得了可喜成绩，做到了按指定性能设计新合金。例如日本金属材料研究所利用合金设计方法，对美国M247定向合金进行重新设计，增加了钴、铬含量，降低了碳、钛成分，所获得的定向凝固TMD -5合金，其性能比M247合金高得多。
4．材料向高纯、高均匀性方向发展
近年来，微量元素的作用越来越引起人们的重视，对杂质元素的控制越来越严，材料研究正在向高纯度、高均匀性和高精度方向发展。众所周知，夹杂物对疲劳性能和应力腐蚀性能影响很大，特别是对缺口敏感的高强度材料更为明显。因此国外对超高强度钢的S、P含量及夹杂物的要求越来越严。例如美国有关技术标准中规定300M钢的S、P含量必须小于0. 015%，并且两者之和不得大于0.025%。工厂S、P含量控制更严，要求小于0.006%，从而保证超高强度钢的优越性能，延长使用寿命。
5．一体化是航空材料发展的重要特征
材料工程是一个内容十分广泛的领域，包括成分设计、配制及成型丁艺、选材、加工制造、使用维护、失效分析等，随着科学技术的发展，各学科相互交叉、相互渗透、相互促进的现象越来越多。材料、工艺和性能、设计、制造和材料都越来越趋向一体化。例如复合材料的应用，由于复合材料的各向异性，要充分发挥复合材料的优势，必须把设计、材料、工艺、检测技术很好地结合起来，对受力状态、纤维铺层方向、铺层数量进行综合考虑，才能获得最佳性能。
==关键技术==
1．材料科学理论新发现
例如，铝合金的时效强化理论导致硬铝的发展；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。
2．材料加工工艺新技术
例如古老的铸、锻技术已发展成为定向凝同技术、精密锻造技术，从而使得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T艺技术的发展，使它在不同的受力方向上具有最优特性，从而使得复合材料具有可设计性，并为它的应用开拓了广阔前景；热等静压技术、超细粉末制造技术等新型T艺技术成功创造出具有崭新性能的航空航天材料和制件，如热等静压技术制造的粉末冶金涡轮盘、高效能陶瓷制件等。
3．材料性能测试与无损检测新技术
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进步。<ref>[https://www.docin.com/p-744868261.html 航空材料介绍]豆丁网，2013-12-23</ref>
=='''参考文献'''==
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航空材料是制造航空器、航空发动机和机载设备等所用各类材料的总称。
航空材料是研制生产航空产品的物质保障，也是使航空产品达到人们期望的性能、使用寿命与可靠性的技术基础。由于航空材料的基础地位，以及其对航空产品贡献率的不断提高，航空材料与航空发动机、信息技术成为并列的三大航空关键技术之一，也是对航空产品发展有重要影响的六项技术之一。美国空军在《2025年航空技术发展预测报告》中指出，在全部43项航空技术中，航空材料重要性位居第2。此外，航空先进材料技术还被列为美国国防四大科技（分别为信息技术、材料技术、传感器技术和经济可承受性技术）优选项目之一，是其他三项技术的物质基础及重要组成部分。[1]
==基本内容==
中文名：航空材料
应用：航空领域
外文名：Aeronautical Materials
==发展简史==
航空材料是制造飞机（包括飞行器）、航空发动机及其附件、仪表及随机设备等所用材料的总称，通常包括金属材料(结构钢、不锈钢、高温合金、有色金属及合金等）、[[有机高分子材料]]([[橡胶]]、[[塑料]]、[[透明材料]]、[[涂料]]等）和[[复合材料]]。
早期的飞机结构简单，所用的材料主要是木材、布和绳索等;20世纪30年代，飞机逐渐发展成为全金属结构,动力装置则为活塞式发动机，所用的材料也只有钢铁、铝合金和镁合金等。
由于作战迫切需要提高飞机的飞行速度，喷气式发动机应运而生。尽管喷气式发动机的原理早为人们所知，但这种发动机的制造成功,还是在耐热合金出现以后。
喷气式发动机完成了航空技术的一次飞跃——突破了“声障”。但随即又出现了“热障”问题。“热障”是当飞机超声速飞行时,飞机蒙皮表面附面层空气因摩擦而生成大量的热，使飞机蒙皮的温度急剧升高，当温度超过250°C时，铝合金就不能用了。这样直到20世纪40年代末，出现钛合金以后,航空技术才又一次出现飞跃——突破了“热障”。
在科学技术迅猛发展的今天，飞机正朝着超高速、巨型、隐身、智能的方向发展，对航空材料提出了越来越高的要求;同时，航空材料也随着科学技术的进步而逐渐发展,新材料新工艺不断涌现，为航空事业的发展提供了物质保障。
近几十年来,新型航空材料及先进工艺发展很快，如高强度铝合金、钛合金、高温合金、超高强度钢、复合材料、隐身材料及定向凝固叶片技术、定向共晶叶片技术、粉末高温合金属轮盘制造技术等，为第四代、第五代飞机的发展提供了物质保障。航空发展史证明,航空材料的每次重大突破，都会促进航空技术产生飞跃式的发展;航空材料不仅是航空事业发展的物质基础，也是航空事业发展的技术支撑。
==发展特点==
1．新技术、新工艺的应用是发展航空材料的主要途径
航空材料属于知识密集、技术密集的学科。许多事实说明，单纯依靠传统工艺和技术只改变材料成分，满足现代航空技术提出的越来越高的要求是很困难的，因此，各国对新技术、新工艺在航空材料领域的开发应用都非常重视，促进了航空材料的发展。目前，各国在发展航空材料时应用和研制的新技术、新工艺主要有：定向凝固技术，机械合金化、快速凝固、复合裁剪技术，电子束、等离子束及激光束技术，真空电弧重熔、细晶铸锭技术及相应发展的热等静压技术，超塑成型技术，固态焊接技术。
2．复合材料和复合结构的应用日益增多
近20年来，复合材料的研制和应用发展极为迅速，从70年代初在军用机上开始试用，日前已发展到民用，从非承力件和次承力件发展到主承力件。用量从占飞机结构质量不到1%发展到占30u/o—50%，并出现了全复合材料飞机。
3．材料研制逐渐走向定量化
随着人们对材料性能与成分、组织和各种影响因素的关系了解越来越深入，材料研制已经逐渐定量化。近年来，随着计算机技术的发展和应用，合金研制定量化的工作取得了突破性进展，提出了全新的合金设计方法，并在研制新合金中取得了可喜成绩，做到了按指定性能设计新合金。例如日本金属材料研究所利用合金设计方法，对美国M247定向合金进行重新设计，增加了钴、铬含量，降低了碳、钛成分，所获得的定向凝固TMD -5合金，其性能比M247合金高得多。
4．材料向高纯、高均匀性方向发展
近年来，微量元素的作用越来越引起人们的重视，对杂质元素的控制越来越严，材料研究正在向高纯度、高均匀性和高精度方向发展。众所周知，夹杂物对疲劳性能和应力腐蚀性能影响很大，特别是对缺口敏感的高强度材料更为明显。因此国外对超高强度钢的S、P含量及夹杂物的要求越来越严。例如美国有关技术标准中规定300M钢的S、P含量必须小于0. 015%，并且两者之和不得大于0.025%。工厂S、P含量控制更严，要求小于0.006%，从而保证超高强度钢的优越性能，延长使用寿命。
5．一体化是航空材料发展的重要特征
材料工程是一个内容十分广泛的领域，包括成分设计、配制及成型丁艺、选材、加工制造、使用维护、失效分析等，随着科学技术的发展，各学科相互交叉、相互渗透、相互促进的现象越来越多。材料、工艺和性能、设计、制造和材料都越来越趋向一体化。例如复合材料的应用，由于复合材料的各向异性，要充分发挥复合材料的优势，必须把设计、材料、工艺、检测技术很好地结合起来，对受力状态、纤维铺层方向、铺层数量进行综合考虑，才能获得最佳性能。
==关键技术==
1．材料科学理论新发现
例如，铝合金的时效强化理论导致硬铝的发展；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。
2．材料加工工艺新技术
例如古老的铸、锻技术已发展成为定向凝同技术、精密锻造技术，从而使得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T艺技术的发展，使它在不同的受力方向上具有最优特性，从而使得复合材料具有可设计性，并为它的应用开拓了广阔前景；热等静压技术、超细粉末制造技术等新型T艺技术成功创造出具有崭新性能的航空航天材料和制件，如热等静压技术制造的粉末冶金涡轮盘、高效能陶瓷制件等。
3．材料性能测试与无损检测新技术
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进步。<ref>[https://www.docin.com/p-744868261.html 航空材料介绍]豆丁网，2013-12-23</ref>
=='''参考文献'''==
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