本書是作者結合近年來的教學經(jīng)驗和材料領域的*新發(fā)展,參照近年來*新頒布的有關材料方面的國家標準編寫成的。內(nèi)容包括常用工程材料的性能、材料的結構與性能之間的關系、材料的強化方法、材料的分析介紹、材料的選用及選用實例、材料的工藝路線制定。本書力圖將上述內(nèi)容有機地結合起來,以體現(xiàn)綜合、系統(tǒng)、全新、實用的特點。此外,為了突出航空航天特色,書中著重闡述了部分先進工程材料(包括鋁鋰合金、高溫合金、先進復合材料等)在飛機上的應用,有助于讀者深入了解飛機的機體材料、發(fā)動機材料等。
航空航天是21世紀影響力的領域之一,航空航天活動的發(fā)展標志著人類進步的程度,廣泛影響政治、經(jīng)濟、軍事、科學技術、社會生活等各個方面。航空航天飛行器要在超高溫、超低溫、高真空、高應力、強腐蝕等條件下工作,除了靠優(yōu)化結構設計外,更依賴于材料所具有的優(yōu)異特性和功能。材料在航空航天領域有著極其重要的地位和作用,機體材料的進步不僅推動飛行器本身的發(fā)展,而且?guī)恿说孛娼煌üぞ呒翱臻g飛行器的進步;發(fā)動機材料的發(fā)展則加快了動力產(chǎn)業(yè)和能源行業(yè)的推陳出新。航空材料反映了結構材料發(fā)展的前沿,代表了一個國家結構材料技術的水平。由于科學技術的迅猛發(fā)展,新材料層出不窮,傳統(tǒng)的航空金屬材料的應用領域正逐步被一些先進的非金屬材料所替代,已經(jīng)由過去的金屬材料占優(yōu)勢發(fā)展到現(xiàn)在的金屬材料、高分子材料、陶瓷材料和復合材料并用的局面。高性能材料是航空航天工程實現(xiàn)高可靠性、長壽命和低成本的保障。
本書共9章,結合學校雙一流學科建設的目標,在系統(tǒng)總結國內(nèi)外航空材料的發(fā)展趨勢和規(guī)律的基礎上,緊扣航空航天發(fā)展對材料的需求,重新構建科學、合理、規(guī)范的航空材料課程體系。全書由三部分內(nèi)容組成:
部分為基本理論部分,由第1章~第3章組成,闡述了航空工程材料學的基本概念和基本理論,其內(nèi)容為工程材料的結構、組織和性能以及它們之間的關系;金屬材料組織、性能的影響因素和規(guī)律;金屬材料的改性方法。
第二部分介紹了各類航空航天用工程材料,由第4章~第8章組成,概述了常用金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復合材料的成分、組織、制備和性能,并重點介紹了它們在航空工程中的應用。
第三部分為航空工程材料的選材和工藝部分,由第9章組成,介紹了機械零件的失效與選材知識,典型航空零件的選材及其加工工藝路線設計方法。
本書注重先進性、實用性與綜合性相結合,力求通俗易懂,并兼顧航空航天和材料科學與工程兩個領域技術人員的需求,既可作為型號設計、材料研發(fā)等技術人員的參考書,也可作為航空航天類專業(yè)和材料類專業(yè)的教材。
本書由石巖、陳嬌嬌、王娜、蔡茂林編寫,由陳嬌嬌統(tǒng)稿、定稿。
本書的編寫凝聚了全體編寫教師的智慧,參考和引用了部分國內(nèi)外專家學者的專著和教材,在此特向有關作者致以深切的謝意。
由于編者水平有限,書中的不妥當之處在所難免,敬請讀者和專家指正。
前言
第1章材料的結構和性能
11材料的結構1
111理想晶體結構2
112實際晶體結構5
113合金晶體結構8
12金屬材料的性能11
121金屬材料的力學性能11
122金屬材料的理化性能23
123金屬材料的工藝性能26
13高分子材料的結構和性能27
131高分子材料的結構28
132高分子材料的性能30
14陶瓷材料的結構和性能34
141陶瓷材料的結構34
142陶瓷材料的性能36
習題與思考題39
第2章金屬的結晶和變形
21純金屬的結晶40
211結晶40
212同素異構轉變43
22合金的結晶45
221二元合金相圖45
222鐵碳合金相圖51
223碳的質量分數(shù)對鐵碳合金
平衡組織和性能的影響60
23非合金鋼62
231非合金鋼的分類63
232非合金鋼的牌號和用途64
24鑄鐵67
241鑄鐵的石墨化67
242常用鑄鐵類型68
25金屬的塑性變形和再結晶73
251塑性變形73
252再結晶77
習題與思考題80
第3章金屬熱處理及表面處理工藝
31熱處理原理82
311等溫轉變圖82
312連續(xù)冷卻轉變圖87
32普通熱處理88
321退火88
322正火90
323淬火91
324回火95
33表面熱處理97
331表面淬火97
332化學熱處理98
34其他熱處理技術101
35材料表面技術103
351轉化膜技術103
352熱噴涂技術106
353氣相沉積技術107
354激光表面改性111
習題與思考題114
第4章合金鋼
41低合金高強度結構鋼116
42合金鋼118
421合金鋼的分類及牌號118
422合金結構鋼119
423合金工具鋼123
424合金鋼在航空工程中的
應用128
43不銹鋼130
431金屬材料的腐蝕130
432不銹鋼在航空工程中的
應用132
44高溫合金134
441高溫合金的性能指標134
442高溫合金的分類和牌號135
443高溫合金在航空工程中的
應用139
習題與思考題143
第5章有色金屬
51鋁及鋁合金146
511工業(yè)純鋁146
512鋁合金147
513鋁合金在航空工程中的
應用153
52鈦及鈦合金156
521鈦及其合金的主要特性156
522鈦合金的熱處理158
523鈦合金在航空工程中的
應用160
53鎂及鎂合金163
531鎂合金的分類及特點163
532鎂合金在航空工程中的
應用165
54銅及銅合金168
習題與思考題169
第6章高分子材料
61塑料171
611塑料的分類及特點171
612塑料的改性和強化173
613塑料的成型和加工174
614塑料在航空工程中的應用177
62橡膠179
621橡膠的分類及特性180
622橡膠在航空工程中的應用183
63膠黏劑及涂料186
631膠黏劑的組成和分類186
632膠黏劑在航空工程中的
應用188
633涂料的組成和作用191
634涂料在航空工程中的應用192
習題與思考題194
第7章陶瓷材料
71陶瓷材料的分類195
72陶瓷的制備工藝195
721陶瓷粉末及制備195
722陶瓷粉末成型197
723燒結及后處理200
73常用工程結構陶瓷材料201
74工程結構陶瓷材料在航空
工程中的應用204
習題與思考題205
第8章復合材料
81復合材料簡介206
811復合材料的分類及組成206
812復合材料的強化機制207
813復合材料的特點208
82樹脂基復合材料209
821樹脂基復合材料的分類和
特點209
822樹脂基復合材料的制備
技術211
823常用的航空樹脂基復合
材料214
83金屬基復合材料217
831金屬基復合材料的分類和
特點218
832金屬基復合材料的界面
性能220
833金屬基復合材料的制備
方法225
834常用的航空金屬基復合
材料232
84陶瓷基復合材料234
841陶瓷基體及增強材料234
842陶瓷基復合材料的微觀結構和
性能236
843陶瓷基復合材料的增韌
機理238
844常用的航空陶瓷基復合
材料240
習題與思考題241
第9章零件選材及工藝路線設計
91機械零件的失效分析242
911失效形式243
912失效分析249
92機械零件的選材原則255
921使用性原則255
922工藝性原則257
923經(jīng)濟性原則260
93機械零件的加工工藝路線260
94典型工件的選材及工藝路線
設計264
941齒輪類零件264
942軸類零件268
943彈簧零件271
944刃具零件273
95典型飛機零件的選材及工藝
分析275
951飛機蒙皮275
952飛機起落架276
953航空發(fā)動機齒輪277
954壓氣機葉片278
955渦輪盤279
956起落架支柱外筒280
957對接螺栓281
958油泵活門282
習題與思考題283
參考文獻