航空航天材料知識(shí)競(jìng)賽姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號(hào)和地址名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、單選題1.航空航天材料的基本要求有哪些？

A.輕質(zhì)高強(qiáng)

B.良好的耐高溫功能

C.良好的耐腐蝕功能

D.以上都是

2.以下哪種材料不屬于航空復(fù)合材料？

A.碳纖維增強(qiáng)塑料

B.玻璃纖維增強(qiáng)塑料

C.鈦合金

D.碳化硅纖維增強(qiáng)金屬

3.金屬基復(fù)合材料中，哪種元素通常用作增強(qiáng)相？

A.碳

B.硅

C.鈦

D.鋁

4.哪種材料通常用于航空器的承力結(jié)構(gòu)件？

A.鈦合金

B.鋁合金

C.鈦合金/碳纖維復(fù)合材料

D.鎂合金

5.下列哪種材料不屬于航空航天高溫材料？

A.鎢

B.鉬

C.鈦合金

D.鋁合金

6.以下哪種材料具有良好的耐腐蝕功能？

A.鈦合金

B.鎂合金

C.鋁合金

D.鋼鐵

7.航空航天材料中，哪種材料的熔點(diǎn)最高？

A.鎢

B.鉬

C.鈦

D.鋁

8.以下哪種材料不屬于航空航天輕質(zhì)材料？

A.碳纖維

B.玻璃纖維

C.鈦合金

D.鎢合金

答案及解題思路：

1.答案：D

解題思路：航空航天材料需要滿足輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕等多種要求，因此選擇D選項(xiàng)。

2.答案：C

解題思路：航空復(fù)合材料通常指的是以纖維增強(qiáng)塑料為主，C選項(xiàng)的鈦合金不屬于此類。

3.答案：A

解題思路：在金屬基復(fù)合材料中，碳元素常用于作為增強(qiáng)相，因?yàn)樗哂懈邚?qiáng)度和高模量。

4.答案：C

解題思路：航空器的承力結(jié)構(gòu)件通常需要高強(qiáng)度和良好的耐腐蝕功能，鈦合金/碳纖維復(fù)合材料是常用的材料。

5.答案：D

解題思路：航空航天高溫材料通常包括鎢、鉬、鈦合金等，鋁合金的耐高溫功能相對(duì)較弱。

6.答案：A

解題思路：鈦合金因其優(yōu)異的耐腐蝕功能而被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。

7.答案：A

解題思路：鎢的熔點(diǎn)非常高，是已知金屬中熔點(diǎn)最高的。

8.答案：D

解題思路：航空航天輕質(zhì)材料通常包括碳纖維、玻璃纖維等，鎢合金因其密度大而不屬于輕質(zhì)材料。二、多選題1.航空航天材料應(yīng)具備哪些基本功能？

A.高溫功能

B.耐腐蝕功能

C.輕量化

D.抗沖擊功能

E.良好的導(dǎo)電功能

F.良好的導(dǎo)熱功能

2.以下哪些材料屬于航空航天高溫材料？

A.鈦合金

B.鎳基合金

C.超合金

D.鈦碳化物

E.石墨

3.航空航天復(fù)合材料有哪些主要種類？

A.碳纖維增強(qiáng)塑料

B.玻璃纖維增強(qiáng)塑料

C.金屬基復(fù)合材料

D.陶瓷基復(fù)合材料

E.聚合物基復(fù)合材料

4.以下哪些材料具有良好的耐磨功能？

A.鈦合金

B.鈦碳化物

C.鎢合金

D.硬質(zhì)合金

E.氮化硅

5.航空航天材料中，哪些材料具有良好的抗沖擊功能？

A.高強(qiáng)度鋼

B.鈦合金

C.鎂合金

D.聚氨酯

E.聚碳酯

6.以下哪些材料具有良好的導(dǎo)電功能？

A.銅合金

B.鋁合金

C.鈦合金

D.鎳合金

E.石墨

7.航空航天材料在哪些方面對(duì)航天器功能有重要影響？

A.結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

B.耐高溫功能

C.耐腐蝕功能

D.導(dǎo)電功能

E.輕量化

8.以下哪些材料在航空航天領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用？

A.碳纖維

B.鈦合金

C.超合金

D.鎂合金

E.石墨

答案及解題思路：

1.答案：A,B,C,D,E,F

解題思路：航空航天材料需要具備多種功能以保證其在極端環(huán)境下的可靠性和安全性。高溫功能、耐腐蝕功能、輕量化、抗沖擊功能、良好的導(dǎo)電功能和導(dǎo)熱功能都是航空航天材料應(yīng)具備的基本功能。

2.答案：A,B,C,D,E

解題思路：航空航天高溫材料需要能夠在高溫環(huán)境下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和功能。鈦合金、鎳基合金、超合金、鈦碳化物和石墨都是常用的航空航天高溫材料。

3.答案：A,B,C,D,E

解題思路：航空航天復(fù)合材料是為了滿足特定功能需求而設(shè)計(jì)的。碳纖維增強(qiáng)塑料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料和聚合物基復(fù)合材料是航空航天復(fù)合材料的主要種類。

4.答案：A,B,C,D,E

解題思路：耐磨功能對(duì)于航空航天材料，因?yàn)樗枰跇O端條件下保持使用壽命。鈦合金、鈦碳化物、鎢合金、硬質(zhì)合金和氮化硅都是具有良好耐磨功能的材料。

5.答案：A,B,C,D,E

解題思路：航空航天材料需要具備良好的抗沖擊功能，以應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的碰撞和沖擊。高強(qiáng)度鋼、鈦合金、鎂合金、聚氨酯和聚碳酯都是具有良好抗沖擊功能的材料。

6.答案：A,B,C,D,E

解題思路：導(dǎo)電功能對(duì)于航空航天電子設(shè)備和電氣系統(tǒng)。銅合金、鋁合金、鈦合金、鎳合金和石墨都是具有良好導(dǎo)電功能的材料。

7.答案：A,B,C,D,E

解題思路：航空航天材料的功能直接影響航天器的整體功能。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐高溫功能、耐腐蝕功能、導(dǎo)電功能和輕量化都是航空航天材料對(duì)航天器功能有重要影響的方面。

8.答案：A,B,C,D,E

解題思路：在航空航天領(lǐng)域，某些材料因其獨(dú)特的功能而被廣泛應(yīng)用。碳纖維、鈦合金、超合金、鎂合金和石墨都是航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的材料。三、判斷題1.航空航天材料的研究與發(fā)展水平直接關(guān)系到國(guó)家航空工業(yè)的發(fā)展。

答案：正確

解題思路：航空航天材料的研究與發(fā)展是國(guó)家航空工業(yè)發(fā)展的基石。高功能的航空航天材料能夠提升飛行器的功能，增加安全性，延長(zhǎng)使用壽命，因此，材料的研究與發(fā)展水平直接影響到國(guó)家航空工業(yè)的整體發(fā)展。

2.航空航天材料的功能要求越高，其加工難度就越大。

答案：正確

解題思路：航空航天材料往往需要在極端的環(huán)境條件下工作，因此其功能要求較高，如高強(qiáng)度、耐高溫、抗腐蝕等。這些高功能材料的生產(chǎn)和加工難度大，需要先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。

3.航空航天材料的輕量化設(shè)計(jì)對(duì)提高飛行器的功能具有重要意義。

答案：正確

解題思路：輕量化設(shè)計(jì)可以降低飛行器的結(jié)構(gòu)重量，減少燃油消耗，提高載荷能力和燃油效率，對(duì)于提高飛行器的功能。

4.航空航天材料的耐腐蝕功能對(duì)其使用壽命有很大影響。

答案：正確

解題思路：在航空器服役過程中，材料容易受到環(huán)境因素的侵蝕，如氧化、腐蝕等，良好的耐腐蝕功能可以顯著延長(zhǎng)材料的使用壽命。

5.航空航天材料的研究與發(fā)展不受國(guó)際環(huán)境的影響。

答案：錯(cuò)誤

解題思路：航空航天材料的研究與發(fā)展受到國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)環(huán)境等多種因素的影響，國(guó)際合作和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)研究與發(fā)展方向和成果都有顯著影響。

6.航空航天材料在航空器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用主要取決于其力學(xué)功能。

答案：正確

解題思路：力學(xué)功能是航空航天材料在航空器結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的重要指標(biāo)，如材料的強(qiáng)度、韌性、剛度等，直接關(guān)系到航空器的安全性和可靠性。

7.航空航天材料的成本與其功能成正比。

答案：錯(cuò)誤

解題思路：航空航天材料的成本與其功能不一定成正比。有些高功能材料由于制備工藝復(fù)雜，成本較高；而有些材料可能成本較低，但功能也非常出色。

8.航空航天材料的研究與發(fā)展主要針對(duì)新型材料的開發(fā)。

答案：正確

解題思路：航空航天技術(shù)的發(fā)展需要不斷尋求新的高功能材料來滿足新的需求和挑戰(zhàn)，因此，航空航天材料的研究與發(fā)展主要集中在新型材料的開發(fā)上。四、填空題1.航空航天材料的彈性功能是指材料抵抗變形的能力。

2.以下鈦合金材料屬于航空航天高溫材料。

3.航空航天復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度是提高其功能的關(guān)鍵。

4.航空航天材料的高溫穩(wěn)定性功能是指材料在高溫下的穩(wěn)定功能。

5.航空航天材料的耐腐蝕性功能是指材料抵抗腐蝕的能力。

6.以下碳纖維增強(qiáng)塑料材料屬于航空航天輕質(zhì)材料。

7.航空航天材料的研究與發(fā)展對(duì)航天器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、可靠性及使用壽命具有重要意義。

8.航空航天材料在熱管理、減重及防護(hù)方面對(duì)航天器功能有重要影響。

答案及解題思路：

1.答案：彈性

解題思路：根據(jù)航空航天材料的基本功能，彈性指的是材料在受到外力作用時(shí)能夠發(fā)生變形，并在外力消失后恢復(fù)原狀的能力。因此，彈性功能是材料抵抗變形的能力。

2.答案：鈦合金

解題思路：航空航天高溫材料需承受極端高溫環(huán)境，鈦合金以其高熔點(diǎn)和優(yōu)異的高溫功能而被廣泛用于航空航天高溫環(huán)境。

3.答案：界面結(jié)合強(qiáng)度

解題思路：復(fù)合材料是由基體材料和增強(qiáng)材料組成的，界面結(jié)合強(qiáng)度是決定復(fù)合材料功能的關(guān)鍵因素。良好的界面結(jié)合強(qiáng)度可以保證復(fù)合材料的高功能。

4.答案：高溫穩(wěn)定性

解題思路：在高溫環(huán)境下，材料的穩(wěn)定功能是保證航天器結(jié)構(gòu)安全和功能正常的關(guān)鍵，因此高溫穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)材料功能的重要指標(biāo)。

5.答案：耐腐蝕性

解題思路：耐腐蝕性是指材料抵抗化學(xué)腐蝕的能力。在航空航天領(lǐng)域，材料的耐腐蝕性，以避免因腐蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞。

6.答案：碳纖維增強(qiáng)塑料

解題思路：輕質(zhì)材料在航空航天領(lǐng)域，碳纖維增強(qiáng)塑料以其高強(qiáng)度和低重量成為航空航天輕質(zhì)材料的首選。

7.答案：航天器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、可靠性及使用壽命

解題思路：航空航天材料的研究與發(fā)展直接關(guān)系到航天器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、可靠性以及使用壽命，對(duì)整個(gè)航天事業(yè)具有重要意義。

8.答案：熱管理、減重及防護(hù)

解題思路：航空航天材料在熱管理、減重及防護(hù)方面的功能對(duì)航天器功能，可以影響航天器的整體功能和可靠性。五、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述航空航天材料的基本要求。

答案：航空航天材料的基本要求包括高強(qiáng)度、低密度、耐高溫、耐腐蝕、良好的熱穩(wěn)定性、足夠的韌性、良好的加工功能和足夠的疲勞壽命等。

解題思路：首先列出航空航天材料的基本特性，然后根據(jù)這些特性闡述其在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用需求，最后總結(jié)出材料的基本要求。

2.航空航天復(fù)合材料的主要種類及其特點(diǎn)。

答案：航空航天復(fù)合材料主要種類包括碳纖維增強(qiáng)塑料、玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳化硅纖維增強(qiáng)陶瓷和硼纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料等。特點(diǎn)包括高強(qiáng)度、低密度、良好的耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性。

解題思路：列舉航空航天復(fù)合材料的常見種類，然后針對(duì)每種材料的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，最后總結(jié)這些材料在航空航天中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3.航空航天材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用。

答案：航空航天材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛，包括飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料、發(fā)動(dòng)機(jī)材料、熱系統(tǒng)材料、防熱材料和表面防護(hù)材料等。

解題思路：列舉航空航天材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域，然后針對(duì)每個(gè)領(lǐng)域舉例說明具體的應(yīng)用實(shí)例，最后總結(jié)材料在提高航空航天器功能中的作用。

4.航空航天材料的研究與發(fā)展趨勢(shì)。

答案：航空航天材料的研究與發(fā)展趨勢(shì)包括輕量化、多功能化、智能化和環(huán)保化。輕量化材料如新型合金、復(fù)合材料和納米材料的研究備受關(guān)注；多功能化材料如自修復(fù)材料、智能材料等正在逐步應(yīng)用；智能化和環(huán)保化也是未來研究的重要方向。

解題思路：分析當(dāng)前航空航天材料的研究熱點(diǎn)和未來趨勢(shì)，列舉相關(guān)的研究方向，并解釋這些趨勢(shì)對(duì)航空航天領(lǐng)域的重要性。

5.航空航天材料的加工與制備方法。

答案：航空航天材料的加工與制備方法包括熔煉法、鑄造法、熱處理法、粉末冶金法、復(fù)合材料制備法和表面處理法等。

解題思路：列出航空航天材料常見的加工與制備方法，然后針對(duì)每種方法簡(jiǎn)要介紹其原理和適用范圍，最后討論這些方法在航空航天材料制造中的應(yīng)用效果。六、論述題1.論述航空航天材料在航空器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及其重要性。

論述要點(diǎn)：

航空航天材料的分類及其在航空器結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用（如鋁合金、鈦合金、復(fù)合材料等）。

這些材料在航空器結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵作用，例如減輕重量、增強(qiáng)強(qiáng)度、提高耐久性等。

這些材料在航空器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用如何影響航空器的整體功能和可靠性。

2.論述航空航天材料在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

論述要點(diǎn)：

當(dāng)前航空航天材料的研究熱點(diǎn)，如高溫合金、超合金、納米材料等。

材料制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，如增材制造、自修復(fù)材料等。

航空航天材料在可持續(xù)發(fā)展方面的努力，如環(huán)境影響評(píng)估和資源效率。

3.論述航空航天材料在航空器功能提升方面的作用。

論述要點(diǎn)：

航空航天材料如何提高航空器的速度、高度和航程。

材料在提高燃油效率和減少排放方面的作用。

航空航天材料在提高航空器機(jī)動(dòng)性和響應(yīng)速度方面的貢獻(xiàn)。

4.論述航空航天材料在航空器成本控制中的作用。

論述要點(diǎn)：

通過材料創(chuàng)新降低航空器制造成本的方法。

材料在減少維護(hù)成本和延長(zhǎng)使用壽命方面的作用。

材料成本控制對(duì)航空器全生命周期成本的影響。

5.論述航空航天材料在航空器安全性方面的作用。

論述要點(diǎn)：

航空航天材料在提高航空器結(jié)構(gòu)完整性和抗沖擊性方面的作用。

材料在火災(zāi)防護(hù)和熱管理方面的貢獻(xiàn)。

材料在保證航空器乘客和機(jī)組人員安全方面的作用。

答案及解題思路：

1.答案：

航空航天材料在航空器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用包括但不限于鋁合金、鈦合金和復(fù)合材料。這些材料通過減輕結(jié)構(gòu)重量、增強(qiáng)抗拉強(qiáng)度和耐腐蝕性，提高了航空器的整體功能和可靠性。例如復(fù)合材料的使用可以顯著降低飛機(jī)的燃油消耗，提高飛行效率。

解題思路：

列舉常用航空航天材料。

分析每種材料在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

討論材料應(yīng)用對(duì)結(jié)構(gòu)功能的影響。

2.答案：

航空航天材料的發(fā)展趨勢(shì)包括高溫合金、超合金和納米材料的研究。增材制造和自修復(fù)材料的興起代表了材料制造技術(shù)的發(fā)展方向。這些創(chuàng)新有助于減少環(huán)境影響，提高資源利用效率。

解題思路：

研究當(dāng)前航空航天材料的研究熱點(diǎn)。

分析材料制造技術(shù)的最新進(jìn)展。

探討可持續(xù)發(fā)展在材料選擇中的作用。

3.答案：

航空航天材料通過提高航空器的速度、高度和航程，以及減少燃油消耗和排放，顯著提升了航空器功能。例如采用先進(jìn)復(fù)合材料可以增強(qiáng)飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性和響應(yīng)速度。

解題思路：

分析材料對(duì)航空器功能提升的具體影響。

列舉具體案例說明材料在功能提升中的作用。

4.答案：

材料創(chuàng)新可以降低航空器制造成本，如使用更輕的材料可以減少燃料消耗，從而降低運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)材料的耐用性和維護(hù)成本也是成本控制的關(guān)鍵因素。

解題思路：

探討材料創(chuàng)新在成本控制中的作用。

分析材料選擇對(duì)全生命周期成本的影響。

5.答案：

航空航天材料在提高航空器結(jié)構(gòu)完整性和抗沖擊性方面起著關(guān)鍵作用。例如高溫合金可以承受極端條件下的熱應(yīng)力，而復(fù)合材料則提供了良好的防火和熱管理功能。

解題思路：

討論材料在提高安全功能方面的作用。

分析材料在保證乘客和機(jī)組人員安全方面的貢獻(xiàn)。七、計(jì)算題1.計(jì)算某航空復(fù)合材料在特定溫度下的彈性模量。

題目?jī)?nèi)容：

某航空復(fù)合材料在25°C時(shí)的拉伸試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)力σ為200MPa，應(yīng)變?chǔ)艦?.0015。已知該材料在60°C時(shí)的熱膨脹系數(shù)為α=10^5/°C。請(qǐng)計(jì)算該材料在60°C時(shí)的彈性模量E。

解題思路：

使用胡克定律E=σ/ε來計(jì)算25°C時(shí)的彈性模量。

考慮到溫度變化對(duì)材料功能的影響，使用材料的熱膨脹系數(shù)α來校正溫度對(duì)彈性模量的影響。

應(yīng)用以下公式來校正彈性模量：E_corrected=E_initial(1αΔT)，其中ΔT是溫度變化量。

2.計(jì)算某航空金屬材料在特定溫度下的屈服強(qiáng)度。

題目?jī)?nèi)容：

某航空金屬材料在室溫（20°C）下的屈服強(qiáng)度為500MPa。在300°C的高溫下，該材料的屈服強(qiáng)度下降至450MPa。已知該材料的溫度系數(shù)為0.0015/°C。請(qǐng)計(jì)算該材料在500°C時(shí)的屈服強(qiáng)度。

解題思路：

使用溫度系數(shù)來估計(jì)材料在溫度變化下的屈服強(qiáng)度變化。

應(yīng)用以下公式來計(jì)算屈服強(qiáng)度：σ_temp=σ_initial(1temperature_coefficientΔT)，其中σ_temp是目標(biāo)溫度下的屈服強(qiáng)度，σ_initial是初始溫度下的屈服強(qiáng)度，ΔT是溫度變化量。

3.計(jì)算某航空航天材料在特定條件下的疲勞壽命。

題目?jī)?nèi)容：

某航空航天材料在疲勞試驗(yàn)中，加載頻率為60Hz，載荷幅值為200kN。已知該材料的SN曲線表明在100kN·m^1的應(yīng)力下，疲勞壽命為1×10^6循環(huán)。請(qǐng)計(jì)算該材料在上述條件下可承受的循環(huán)次數(shù)。

解題思路：

根據(jù)SN曲線和載荷幅值，使用適當(dāng)?shù)墓剑ㄈ鏜iner定律或應(yīng)力幅值法）來計(jì)算疲勞壽命。

應(yīng)用以下公式：N=(σ_meanσ_min)^n，其中N是疲勞壽命，σ_mean是平均應(yīng)力，σ_min是最小應(yīng)力，n是材料常數(shù)。

4.計(jì)算某航空航天材料在特定條件下的腐蝕速率。

題目?jī)?nèi)容：

某航空航天材料在鹽霧腐蝕試驗(yàn)中，腐蝕時(shí)間為48小時(shí)，腐蝕深度為0.5mm。請(qǐng)計(jì)算該材料的平均腐蝕速率。

解題思路：

使用腐蝕深度和時(shí)間來計(jì)算平均腐蝕速率。

應(yīng)用以下公式：腐蝕速率=腐蝕深度/腐蝕時(shí)間。

5.計(jì)算某航空航天材料在特定溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。

題目?jī)?nèi)容：

某航空航天材料在室溫（25°C）下的導(dǎo)熱系數(shù)為100W/m·K。在50°C的低溫下，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)下降至80W/m·K。已知該材料的溫度系數(shù)為0.01/°C。請(qǐng)計(jì)算該材料在100°C時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)。

解題思路：

使用溫度系數(shù)來校正溫度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響。

應(yīng)用以下公式：k_corrected=k_initial(1t