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航空材料是制造航空器、航空發(fā)動機和機載設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)品的物質保障，也是使航空產(chǎn)品達到人們期望的性能、使用壽命與可靠性的技術基礎。由于航空材料的基礎地位，以及其對航空產(chǎn)品貢獻率的不斷提高，航空材料與航空發(fā)動機、信息技術成為并列的三大航空關鍵技術之一，也是對航空產(chǎn)品發(fā)展有重要影響的六項技術之一。美國空在《2025年航空技術發(fā)展預測報告》中指出，在全部43項航空技術中，航空材料重要性位居第2。此外，航空*材料技術還被列為美國國防四大科技（分別為信息技術、材料技術、傳感器技術和經(jīng)濟可承受性技術）優(yōu)選項目之一，是其他三項技術的物質基礎及重要組成部分。

發(fā)展簡史

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

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

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

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

在科學技術迅猛發(fā)展的今天，飛機正朝著超高速、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技術的進步而逐漸發(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，如高強度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強度鋼、復合材料、隱身材料及定向凝固葉片技術、定向共晶葉片技術、粉末高溫合金屬輪盤制造技術等，為第四代、第五代飛機的發(fā)展提供了物質保障。航空發(fā)展史證明,航空材料的每次重大突破，都會促進航空技術產(chǎn)生飛躍式的發(fā)展;航空材料不僅是航空事業(yè)發(fā)展的物質基礎，也是航空事業(yè)發(fā)展的技術支撐。 [2] 

發(fā)展特點

編輯

1．新技術、新工藝的應用是發(fā)展航空材料的主要途徑

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

2．復合材料和復合結構的應用日益增多

近20年來，復合材料的研制和應用發(fā)展極為迅速，從70年代初在用機上開始試用，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。用量從占飛機結構質量不到1%發(fā)展到占30u/o—50%，并出現(xiàn)了全復合材料飛機。

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，隨著計算機技術的發(fā)展和應用，合金研制定量化的工作取得了突破性進展，提出了全新的合金設計方法，并在研制新合金中取得了可喜成績，做到了按性能設計新合金。例如日本金屬材料研究所利用合金設計方法，對美國M247定向合金進行重新設計，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，對雜質元素的控制越來越嚴，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力腐蝕性能影響很大，特別是對缺口敏感的高強度材料更為明顯。因此國外對超高強度鋼的S、P含量及夾雜物的要求越來越嚴。例如美國有關技術標準中規(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，要求小于0.006%，從而保證超高強度鋼的*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

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

編輯

1．材料科學理論新發(fā)現(xiàn)

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

2．材料加工工藝新技術

例如古老的鑄、鍛技術已發(fā)展成為定向凝同技術、精密鍛造技術，從而使得高性能的葉片材料得到實際應用。復合材料增強纖維鋪層設計和T藝技術的發(fā)展，使它在不同的受力方向上具有優(yōu)特性，從而使得復合材料具有可設計性，并為它的應用開拓了廣闊前景；熱等靜壓技術、超細粉末制造技術等新型T藝技術成功創(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

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

國內發(fā)展現(xiàn)狀

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中國航空材料經(jīng)歷了引進、仿制、改進、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、有機高分子材料、無機非金屬材料以及復合材料的牌號約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準（包括國標、國軍標與航空標準）；編寫出版了《中國航空材料手冊》《發(fā)動機結構設計用材料性能數(shù)據(jù)手冊》及《航空材料選用目錄》等；頒布了“航空工業(yè)材料及熱工藝技術工作規(guī)定”“航空材料（含鍛、鑄件）技術管理辦法”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）及其相應的標準與規(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)品所需關鍵材料，如熱強鈦合金、高強鋁合金、超高強度結構鋼不銹鋼、樹脂基復合材料、單晶與粉末高溫合金等，從技術上看，已具備試用條件，但要轉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（技術與戰(zhàn)術性能、使用可靠性與壽命以及經(jīng)濟效益等）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（飛機以F -22為代表，發(fā)動機推重比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)品所需的一些關鍵材料，如快速凝固材料、高強輕質結構材料、熱強鈦合金、超高強度鋼、金屬問化合物及以其為基的復合材料、樹脂基復合材料等的研究滯后，與*進新材料研制水平的差距約為15~20年；新材料研制、生產(chǎn)和應用研究的基礎條件較差，如超純熔煉、高溫整體擴散連接、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*的合成與加工設備、質量檢測與控制手段等不能滿足新材料研制、生產(chǎn)與應用的需要。