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材料与人类文明论文
航空航天中的合金材料
姓名：徐宗真 指导教师：杨森 学号：2111704021 年级：2011级 专业：飞行器设计与工程
2012-05-23
航空航天中的合金材料
目录
绪论·······························································3 摘要·······························································3
一、铝合金
1.1简介··············································4 1.2合金化············································4
二、钛合金
2.1简介··············································4 2.2分类及特征········································4
三、镁合金
3.1简介··············································5 3.2合金化············································5
四、发展前景
4.1前景展望···········································5 参考文献··················································7
航空航天中的合金材料
航空航天中的合金材料
绪论：
航空航天材料包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和先进复合材料四大类，按其使用功能又可分为结构材料和功能材料两大类。航空航天材料既是研制生产航空航天产品的物质保障，又是推动航空航天产品更新换代的技术基础。由于航空航天产品受其使用环境和条件的制约，对材料也提出了更为严格的要求。对结构材料，就要求其要有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀的特性。除结构材料外，功能材料也在航空航天器中发挥着重要的作用。
摘要
随着人类探索太空步伐的加快，对航天飞行器的要求越来越高。航天飞行器在超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端条件下工作，除了依靠优化的结构设计之外，还有赖于材料所具有的优异特性和功能。对航天材料而言，轻质高强、耐高温、耐低温和耐腐蚀是航天产品选材的主要标准。
轻合金和超高强度钢都是航空航天飞行器的主要结构材料。轻合金和超高强度钢的主要特点都是比强度高，综合性能好。因此，特别适合于制造航空航天飞行器。
关键词：航空航天；铝合金；钛合金；镁合金
一、铝合金
铝合金密度小、延性好、耐腐蚀、易加工、价格便宜。因此，几乎从三十年代开始，人们就企图用铝合金制造飞机。近年，其他树脂基复合材料在飞机机体和运载火箭箭体结构的应用日益增多，但是铝合金至今仍是飞机机体和运载火箭箭体结构的主要结构材料。
航空航天中的合金材料
1.1 简介：
铝合金一般按其生产和加工方法分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。航空航天器主要应用变形铝合金的各种半成品加工成各种零部件，或用铸造铝合金直接生产零部件。
1.2 合金化：
纯铝的强度很低，不适合作为结构材料使用。作为结构材料使用的铝合金都必须通过合金化或其他手段来提高其强度。
很多元素都能与铝形成合金。
在航空航天工业中使用的主要是可以热处理强化的铝合金。
铝合金的热处理是控制性能的重要手段。同一成分的合金，通过不同的热处理，可以得到相差很大的性能。
除了为强化合金而加入的元素外，铝合金中还加入一些起其他作用的元素。一些过渡元素（Cr、Mn、Ti、Zr等）在铝中的固溶度很小，没有多少强化作用。但它们与铝形成一些金属间化合物，它们对控制铝合金的晶粒结构有重要的作用。因此，工业铝合金中通常加入一些过渡族元素。
二、钛合金
2.1 简介：
钛合金是航空航天器的关键结构材料。钛合金的密度小、强度高、耐腐蚀性好、热强性高，在航空、航天工业中得到越来越多的应用，特别是用于飞机机体和发动机中要求强度高及热强性好的部位。
2.2 分类及特征：
钛合金一般分为三大类：α型合金、β型合金、α+β型合金。
一般来说，α型合金热强性好、可焊，但热加工困难。β型合金室温强度高，成型容易，可热处理。而α+β型合金介于两者之间，可以通过热加工和热处理较大范围的调整其显微结构和性能。
随着我国航天技术发展，粉末钛合金和铸造钛合金获得了广泛的应用。航天飞行器速度提高，以及对构件轻质化、低成本和高可靠性的苛刻要求给粉末钛合航空航天中的合金材料
金和铸造钛合金的应用发展带来了机遇。粉末钛合金与铸造钛合金相比较，其内部组织细小均匀，不存在成分偏析，性能优于铸造钛合金。高性能粉末钛合金目前已在国外先进的航空航天关键部件上得到应用，在国内的相关研究也取得了较好的进展。
三、镁合金
3.1 简介：
镁合金的密度比铝合金和钛合金的密度低得多。镁合金曾在航空航天和其他工业部门中有较多的应用。但是由于其耐腐蚀性差和一些其他问题，后来在航空航天上的应用大大的减少了。近年来，由于合金生产技术和性能的改进，镁合金在航空航天和其他领域上的应用有上升趋势。
3.2 合金化：
镁合金主要采用固溶强化。与镁形成固溶体的合金元素很多，主要有Al、Zn、Li、Ce、Zr、Th、Ag等。Mg-Al-Zn系和Mg-Zn-Zr系是最常见的合金系。Mg-Zn-Zr系中常加入少量Mn来改善其抗蚀性。Zr对镁合金有强烈的细化晶粒作用。有些镁合金有沉淀强化效应，但其作用比在铝合金中要少得多，而且镁合金中的沉淀过程十分复杂。
镁合金具有良好的铸造性能，铸造镁合金应用十分广泛。镁的晶体结构是六方结构，其变形性能不是很好，比立方结构的金属差。
镁合金变形性能不是很好，特别是在低温条件下。当温度高于250℃时，变形就容易多了。因此通常通过热加工生产变形镁合金产品。一般在300~500℃温度范围内进行轧制、挤压和锻造。
四、发展前景
由于太空飞行器的相对载荷较小，因此减轻材料的比重，寻找质优量轻的新材料成为科学家们研究的热点。在这一点上钛合金已占据优势。
我国航天飞行器上应用的钛及钛合金未来的发展方向是：
1、高性能化，即研制具有良好的强度和塑性相配合的高强韧钛合金和耐温性能更优异的钛合金;
2、低成本化，即发展不含或少含贵重金属元素的钛合金和易加工成形、易切
航空航天中的合金材料
削加工的钛合金等;
3、高加工率，即发展粉末冶金、超塑成形-扩散连接(SPF-DB)、精密铸造等技术。[摘自中国钛合金发展报告] 我国镁资源储量世界第一，是世界上最多大的镁生产国和出口国。但我国镁合金应用开发严重滞后，80%以上作为初级原料低价出口。我国发展镁合金工业正面临前所未有的机遇和挑战，加快高性能镁合金的研究、应用与产品制备高技术的开发，使我国我国在这一领域抢占制高点。
不仅如此，被誉为“21世纪的绿色工程材料”的镁合金材料，将在汽车、计算机、通信器材及消费类电子产品、航空航天、国防军工等领域具有越来越重要的应用价值。
航空航天中的合金材料
参考文献
[1]李成功.航空航天材料.北京：国防工业出版社，2002 [2]陈振华（译）.钛与钛合金.北京：化学工业出版社，2005 [3]丁文江.镁合金科学与技术.北京：科学出版社，2007
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