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世界航天日|航空材料那些事儿


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1961年4月12日,前苏联宇航员加加林实现了人类首次遨游太空的壮举,便将4月12日设定为世界航天日

航空材料与航空技术的关系极为密切,航空航天材料在航空产品发展中具有极其重要的地位和作用:航空材料既是研制生产航空产品的物质保障,又是推动航空产品更新换代的技术基础。

下面为大家介绍一下航空材料。

航空材料相关要求

航空产品特殊的工作环境对航空材料的性能要求集中表现在“轻质高强、高温耐蚀”

所谓“轻质高强”是指,要求材料的比强度高,即要求材料不但强度(静强度高、能承受大过载、疲劳强度高)高而且密度小。航空工业有一句口号叫做“为每一克减重而奋斗”,反映了减重对于航空产品的重大经济意义(见表1.1)。而且材料减重对飞机减重的贡献也越来越大,所以轻质高强是航空材料必须满足的首要性能要求。

“高温耐蚀”的“高温”是指航空材料要能耐受较高的工作温度。对机身材料,气动力加热效应使表面温度升高,需要结构材料具有好的高温强度;对发动机材料,要求涡轮盘和涡轮叶片材料要有好的高温强度和耐高温腐蚀性能。“耐蚀”是指航空材料要有优良的抗腐蚀,特别是抗应力腐蚀、腐蚀疲劳的能力。当然,除以上性能外,对某些材料还要求有其他方面的性能,如:非金属材料要具有良好的耐老化性能和耐气候性能;透明材料要具有良好的光学性能;电工材料具有良好的电学性能;以及防火安全性能。

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航空产品的高可靠性、多样性对航空材料提出了更高的质量要求

航空器是技术密集、高集成度的复杂产品,只有采用质地优良的航空材料才能制造出安全可靠、性能优良的飞机、发动机。航空产品的多样性和小批量生产,导致了航空材料研制和生产上的多品种、多规格、小批量、技术质量要求高等特点。

航空产品降低成本的需求导致要发展低成本航空材料

新型号的先进飞机价格不断攀升,各航空技术领先的国家和地区都先后对航空产品提出了“买得起”的要求。而材料在航空产品的成本和价格构成中占有相当份额,所以科学地选材和努力发展低成本材料技术是航空材料发展的重要方向。

航空材料的分类

按成份可分为四大类   (1)金属材料:铝合金、镁合金、钛合金、钢、高温合金、粉末冶金合金等。(2)无机非金属材料:玻璃、陶瓷等。(3)高分子材料:透明材料、胶粘剂、橡胶及密封剂、涂料、工程塑料等。(4)先进复合材料:聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料、碳/碳复合材料等。

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按使用功能可分为两大类

结构材料:

以力学性能为主,所谓结构,是指由板、杆等承力单元件构成的承力系统,在载荷作用下,该系统只产生小的弹性形变,即系统应具有几何不变性。如承力系统是几何可变的,则承力系统不是结构,而是机构。以飞机为例,航空产品中典型的结构包括:机身、机翼、垂直尾翼、水平尾翼、各种操纵面、起落架(除传动机构之外的部分)等。用于加工制造这些结构的单元件的材料都属于结构材料。  

功能材料:

以物理、化学性能为主,例如优良的耐高低温性能,耐老化和耐腐蚀等。另外,材料在光、电、声、热、磁方面的特殊功能是支撑某些关键技术以提高飞行器机动性能和突防能力的重要保证。如以红外材料为基础的光电成像夜视技术能增强坦克、装甲车、飞机、军舰及步兵的夜战能力,红外成像制导技术可大大提高导弹的命中率和抗干扰能力,以新型固体激光材料为基础的激光测距和火控系统等可使灵活作战能力大大加强。

斯坦德检测服务

目前,斯坦德检测能够对航空材料进行各种性能测试,主要的检测范围和检测项目如下:

检测范围


1.金属材料

碳素钢、低合金钢、合金钢、高温合金、钛合金、铝合金、镁合金等;

有机高分子材料(聚合物):塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等

2.无机非金属材料

陶瓷、瓷器、砖、瓦、玻璃、水泥、耐火材料以及氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、金属陶瓷、复合陶瓷等新型材料

3.复合材料

玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、硼纤维和高模量有机纤维等