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航空材料是制造航空器、航空發(fā)動機(jī)和機(jī)載設(shè)備等所用各類材料的總稱。 [1] 

航空材料是研制生產(chǎn)航空產(chǎn)品的物質(zhì)保障，也是使航空產(chǎn)品達(dá)到人們期望的性能、使用壽命與可靠性的技術(shù)基礎(chǔ)。由于航空材料的基礎(chǔ)地位，以及其對航空產(chǎn)品貢獻(xiàn)率的不斷提高，航空材料與航空發(fā)動機(jī)、信息技術(shù)成為并列的三大航空關(guān)鍵技術(shù)之一，也是對航空產(chǎn)品發(fā)展有重要影響的六項技術(shù)之一。美國空在《2025年航空技術(shù)發(fā)展預(yù)測報告》中指出，在全部43項航空技術(shù)中，航空材料重要性位居第2。此外，航空*材料技術(shù)還被列為美國國防四大科技（分別為信息技術(shù)、材料技術(shù)、傳感器技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可承受性技術(shù)）優(yōu)選項目之一，是其他三項技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)及重要組成部分。

發(fā)展簡史

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航空材料是制造飛機(jī)（包括飛行器）、航空發(fā)動機(jī)及其附件、儀表及隨機(jī)設(shè)備等所用材料的總稱，通常包括金屬材料(結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、高溫合金、有色金屬及合金等）、有機(jī)高分子材料(橡膠、塑料、透明材料、涂料等）和復(fù)合材料。 [2] 

早期的飛機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，所用的材料主要是木材、布和繩索等;20世紀(jì)30年代，飛機(jī)逐漸發(fā)展成為全金屬結(jié)構(gòu),動力裝置則為活塞式發(fā)動機(jī)，所用的材料也只有鋼鐵、鋁合金和鎂合金等。

由于*迫切需要提高飛機(jī)的飛行速度，噴氣式發(fā)動機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。盡管噴氣式發(fā)動機(jī)的原理早為人們所知，但這種發(fā)動機(jī)的制造成功,還是在耐熱合金出現(xiàn)以后。 [2] 

噴氣式發(fā)動機(jī)完成了航空技術(shù)的一次飛躍——突破了“聲障”。但隨即又出現(xiàn)了“熱障”問題。“熱障”是當(dāng)飛機(jī)超聲速飛行時,飛機(jī)蒙皮表面附面層空氣因摩擦而生成大量的熱，使飛機(jī)蒙皮的溫度急劇升高，當(dāng)溫度超過250°C時，鋁合金就不能用了。這樣直到20世紀(jì)40年代末，出現(xiàn)鈦合金以后,航空技術(shù)才又一次出現(xiàn)飛躍——突破了“熱障”。

在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，飛機(jī)正朝著超高速、巨型、隱身、智能的方向發(fā)展，對航空材料提出了越來越高的要求;同時，航空材料也隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而逐漸發(fā)展,新材料新工藝不斷涌現(xiàn)，為航空事業(yè)的發(fā)展提供了物質(zhì)保障。 [2] 

近幾十年來,新型航空材料及*工藝發(fā)展很快，如高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料、隱身材料及定向凝固葉片技術(shù)、定向共晶葉片技術(shù)、粉末高溫合金屬輪盤制造技術(shù)等，為第四代、第五代飛機(jī)的發(fā)展提供了物質(zhì)保障。航空發(fā)展史證明,航空材料的每次重大突破，都會促進(jìn)航空技術(shù)產(chǎn)生飛躍式的發(fā)展;航空材料不僅是航空事業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是航空事業(yè)發(fā)展的技術(shù)支撐。 [2] 

發(fā)展特點(diǎn)

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1．新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用是發(fā)展航空材料的主要途徑

航空材料屬于知識密集、技術(shù)密集的學(xué)科。許多事實說明，單純依靠傳統(tǒng)工藝和技術(shù)只改變材料成分，滿足現(xiàn)代航空技術(shù)提出的越來越高的要求是很困難的，因此，各國對新技術(shù)、新工藝在航空材料領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用都非常重視，促進(jìn)了航空材料的發(fā)展。目前，各國在發(fā)展航空材料時應(yīng)用和研制的新技術(shù)、新工藝主要有：定向凝固技術(shù)，機(jī)械合金化、快速凝固、復(fù)合裁剪技術(shù)，電子束、等離子束及激光束技術(shù)，真空電弧重熔、細(xì)晶鑄錠技術(shù)及相應(yīng)發(fā)展的熱等靜壓技術(shù)，超塑成型技術(shù)，固態(tài)焊接技術(shù)。 [1] 

2．復(fù)合材料和復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益增多

近20年來，復(fù)合材料的研制和應(yīng)用發(fā)展極為迅速，從70年代初在用機(jī)上開始試用，日前已發(fā)展到民用，從非承力件和次承力件發(fā)展到主承力件。用量從占飛機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量不到1%發(fā)展到占30u/o—50%，并出現(xiàn)了全復(fù)合材料飛機(jī)。

3．材料研制逐漸走向定量化

隨著人們對材料性能與成分、組織和各種影響因素的關(guān)系了解越來越深入，材料研制已經(jīng)逐漸定量化。近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，合金研制定量化的工作取得了突破性進(jìn)展，提出了全新的合金設(shè)計方法，并在研制新合金中取得了可喜成績，做到了按性能設(shè)計新合金。例如日本金屬材料研究所利用合金設(shè)計方法，對美國M247定向合金進(jìn)行重新設(shè)計，增加了鈷、鉻含量，降低了碳、鈦成分，所獲得的定向凝固TMD -5合金，其性能比M247合金高得多。 [1] 

4．材料向高純、高均勻性方向發(fā)展

近年來，微量元素的作用越來越引起人們的重視，對雜質(zhì)元素的控制越來越嚴(yán)，材料研究正在向高純度、高均勻性和高精度方向發(fā)展。*，夾雜物對疲勞性能和應(yīng)力腐蝕性能影響很大，特別是對缺口敏感的高強(qiáng)度材料更為明顯。因此國外對超高強(qiáng)度鋼的S、P含量及夾雜物的要求越來越嚴(yán)。例如美國有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定300M鋼的S、P含量必須小于0. 015%，并且兩者之和不得大于0.025%。工廠S、P含量控制更嚴(yán)，要求小于0.006%，從而保證超高強(qiáng)度鋼的*性能，延長使用壽命。 [1] 

5．一體化是航空材料發(fā)展的重要特征

材料工程是一個內(nèi)容十分廣泛的領(lǐng)域，包括成分設(shè)計、配制及成型丁藝、選材、加工制造、使用維護(hù)、失效分析等，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科相互交叉、相互滲透、相互促進(jìn)的現(xiàn)象越來越多。材料、工藝和性能、設(shè)計、制造和材料都越來越趨向一體化。例如復(fù)合材料的應(yīng)用，由于復(fù)合材料的各向異性，要充分發(fā)揮復(fù)合材料的優(yōu)勢，必須把設(shè)計、材料、工藝、檢測技術(shù)很好地結(jié)合起來，對受力狀態(tài)、纖維鋪層方向、鋪層數(shù)量進(jìn)行綜合考慮，才能獲得性能。 [1關(guān)鍵技術(shù)

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1．材料科學(xué)理論新發(fā)現(xiàn)

例如，鋁合金的時效強(qiáng)化理論導(dǎo)致硬鋁的發(fā)展；高分子材料剛性分子鏈的定向排列理論導(dǎo)致高強(qiáng)度、高模量芳綸有機(jī)纖維的發(fā)展。

2．材料加工工藝新技術(shù)

例如古老的鑄、鍛技術(shù)已發(fā)展成為定向凝同技術(shù)、精密鍛造技術(shù)，從而使得高性能的葉片材料得到實際應(yīng)用。復(fù)合材料增強(qiáng)纖維鋪層設(shè)計和T藝技術(shù)的發(fā)展，使它在不同的受力方向上具有優(yōu)特性，從而使得復(fù)合材料具有可設(shè)計性，并為它的應(yīng)用開拓了廣闊前景；熱等靜壓技術(shù)、超細(xì)粉末制造技術(shù)等新型T藝技術(shù)成功創(chuàng)造出具有嶄新性能的航空航天材料和制件，如熱等靜壓技術(shù)制造的粉末冶金渦輪盤、高效能陶瓷制件等。 [1] 

3．材料性能測試與無損檢測新技術(shù)

現(xiàn)代電子光學(xué)儀器已經(jīng)可以觀察到材料的分子結(jié)構(gòu)；材料機(jī)械性能的測試裝置已經(jīng)可以模擬飛行器的載荷譜，而且無損檢測技術(shù)也有了飛速進(jìn)步。

國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

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中國航空材料經(jīng)歷了引進(jìn)、仿制、改進(jìn)、改型和自行研制的發(fā)展歷程。到目前為止，我國已定型生產(chǎn)的航空用金屬、有機(jī)高分子材料、無機(jī)非金屬材料以及復(fù)合材料的牌號約2000余個；已建成具有一定規(guī)模的航空材料研究與生產(chǎn)基地，擁有生產(chǎn)航空產(chǎn)品所需各類材料牌號、品種與規(guī)格的生產(chǎn)設(shè)備及檢測儀器；先后制定了1000余份各類航空材料、熱工藝及理化檢測標(biāo)準(zhǔn)（包括國標(biāo)、國軍標(biāo)與航空標(biāo)準(zhǔn)）；編寫出版了《中國航空材料手冊》《發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計用材料性能數(shù)據(jù)手冊》及《航空材料選用目錄》等；頒布了“航空工業(yè)材料及熱工藝技術(shù)工作規(guī)定”“航空材料（含鍛、鑄件）技術(shù)管理辦法”等法規(guī)性文件。 [1] 

總體上看，我國目前已定型生產(chǎn)的航空材料（含類別、牌號、品種與規(guī)格）及其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，基本上能滿足第二代航空產(chǎn)品大批生產(chǎn)的需求。針對第三代航空產(chǎn)品所需關(guān)鍵材料，如熱強(qiáng)鈦合金、高強(qiáng)鋁合金、超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼不銹鋼、樹脂基復(fù)合材料、單晶與粉末高溫合金等，從技術(shù)上看，已具備試用條件，但要轉(zhuǎn)化為在特定工況下使用的零部件，并體現(xiàn)出第三代航空產(chǎn)品的總體效能（技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)性能、使用可靠性與壽命以及經(jīng)濟(jì)效益等）尚需做大量的工作。我國航空材料的現(xiàn)狀與新一代航空產(chǎn)品（飛機(jī)以F -22為代表，發(fā)動機(jī)推重比10為代表）對材料的需求之間尚存在較大的差距，主要有：前沿材料研究滯后，新材料儲備小，第三代、第四代航空產(chǎn)品所需的一些關(guān)鍵材料，如快速凝固材料、高強(qiáng)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、熱強(qiáng)鈦合金、超高強(qiáng)度鋼、金屬問化合物及以其為基的復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料等的研究滯后，與*進(jìn)新材料研制水平的差距約為15~20年；新材料研制、生產(chǎn)和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)條件較差，如超純?nèi)蹮挕⒏邷卣w擴(kuò)散連接、噴射成型、等溫鍛造、電子束沉積涂層、納米材料制備、超高溫檢測、超聲顯微鏡、激光無損檢測等*的合成與加工設(shè)備、質(zhì)量檢測與控制手段等不能滿足新材料研制、生產(chǎn)與應(yīng)用的需要。