本書是作者結(jié)合近年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和材料領(lǐng)域的*新發(fā)展,參照近年來(lái)*新頒布的有關(guān)材料方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫成的。內(nèi)容包括常用工程材料的性能、材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系、材料的強(qiáng)化方法、材料的分析介紹、材料的選用及選用實(shí)例、材料的工藝路線制定。本書力圖將上述內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來(lái),以體現(xiàn)綜合、系統(tǒng)、全新、實(shí)用的特點(diǎn)。此外,為了突出航空航天特色,書中著重闡述了部分先進(jìn)工程材料(包括鋁鋰合金、高溫合金、先進(jìn)復(fù)合材料等)在飛機(jī)上的應(yīng)用,有助于讀者深入了解飛機(jī)的機(jī)體材料、發(fā)動(dòng)機(jī)材料等。
航空航天是21世紀(jì)影響力的領(lǐng)域之一,航空航天活動(dòng)的發(fā)展標(biāo)志著人類進(jìn)步的程度,廣泛影響政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、科學(xué)技術(shù)、社會(huì)生活等各個(gè)方面。航空航天飛行器要在超高溫、超低溫、高真空、高應(yīng)力、強(qiáng)腐蝕等條件下工作,除了靠?jī)?yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(lǐng)域有著極其重要的地位和作用,機(jī)體材料的進(jìn)步不僅推動(dòng)飛行器本身的發(fā)展,而且?guī)?dòng)了地面交通工具及空間飛行器的進(jìn)步;發(fā)動(dòng)機(jī)材料的發(fā)展則加快了動(dòng)力產(chǎn)業(yè)和能源行業(yè)的推陳出新。航空材料反映了結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的前沿,代表了一個(gè)國(guó)家結(jié)構(gòu)材料技術(shù)的水平。由于科學(xué)技術(shù)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(yīng)用領(lǐng)域正逐步被一些先進(jìn)的非金屬材料所替代,已經(jīng)由過(guò)去的金屬材料占優(yōu)勢(shì)發(fā)展到現(xiàn)在的金屬材料、高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料并用的局面。高性能材料是航空航天工程實(shí)現(xiàn)高可靠性、長(zhǎng)壽命和低成本的保障。
本書共9章,結(jié)合學(xué)校雙一流學(xué)科建設(shè)的目標(biāo),在系統(tǒng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外航空材料的發(fā)展趨勢(shì)和規(guī)律的基礎(chǔ)上,緊扣航空航天發(fā)展對(duì)材料的需求,重新構(gòu)建科學(xué)、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(xué)的基本概念和基本理論,其內(nèi)容為工程材料的結(jié)構(gòu)、組織和性能以及它們之間的關(guān)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(fù)合材料的成分、組織、制備和性能,并重點(diǎn)介紹了它們?cè)诤娇展こ讨械膽?yīng)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(jī)械零件的失效與選材知識(shí),典型航空零件的選材及其加工工藝路線設(shè)計(jì)方法。
本書注重先進(jìn)性、實(shí)用性與綜合性相結(jié)合,力求通俗易懂,并兼顧航空航天和材料科學(xué)與工程兩個(gè)領(lǐng)域技術(shù)人員的需求,既可作為型號(hào)設(shè)計(jì)、材料研發(fā)等技術(shù)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(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的專著和教材,在此特向有關(guān)作者致以深切的謝意。
由于編者水平有限,書中的不妥當(dāng)之處在所難免,敬請(qǐng)讀者和專家指正。
前言
第1章材料的結(jié)構(gòu)和性能
11材料的結(jié)構(gòu)1
111理想晶體結(jié)構(gòu)2
112實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)5
113合金晶體結(jié)構(gòu)8
12金屬材料的性能11
121金屬材料的力學(xué)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(jié)構(gòu)和性能27
131高分子材料的結(jié)構(gòu)28
132高分子材料的性能30
14陶瓷材料的結(jié)構(gòu)和性能34
141陶瓷材料的結(jié)構(gòu)34
142陶瓷材料的性能36
習(xí)題與思考題39
第2章金屬的結(jié)晶和變形
21純金屬的結(jié)晶40
211結(jié)晶40
212同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變43
22合金的結(jié)晶45
221二元合金相圖45
222鐵碳合金相圖51
223碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)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(hào)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(jié)晶73
251塑性變形73
252再結(jié)晶77
習(xí)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(zhuǎn)變圖82
312連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)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(xué)熱處理98
34其他熱處理技術(shù)101
35材料表面技術(shù)103
351轉(zhuǎn)化膜技術(shù)103
352熱噴涂技術(shù)106
353氣相沉積技術(shù)107
354激光表面改性111
習(xí)題與思考題114
第4章合金鋼
41低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼116
42合金鋼118
421合金鋼的分類及牌號(hào)118
422合金結(jié)構(gòu)鋼119
423合金工具鋼123
424合金鋼在航空工程中的
應(yīng)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(yīng)用132
44高溫合金134
441高溫合金的性能指標(biāo)134
442高溫合金的分類和牌號(hào)135
443高溫合金在航空工程中的
應(yīng)用139
習(xí)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(yīng)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(yīng)用160
53鎂及鎂合金163
531鎂合金的分類及特點(diǎn)163
532鎂合金在航空工程中的
應(yīng)用165
54銅及銅合金168
習(xí)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(diǎn)171
612塑料的改性和強(qiáng)化173
613塑料的成型和加工174
614塑料在航空工程中的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用188
633涂料的組成和作用191
634涂料在航空工程中的應(yīng)用192
習(xí)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(jié)及后處理200
73常用工程結(jié)構(gòu)陶瓷材料201
74工程結(jié)構(gòu)陶瓷材料在航空
工程中的應(yīng)用204
習(xí)題與思考題205
第8章復(fù)合材料
81復(fù)合材料簡(jiǎn)介206
811復(fù)合材料的分類及組成206
812復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制207
813復(fù)合材料的特點(diǎn)208
82樹(shù)脂基復(fù)合材料209
821樹(shù)脂基復(fù)合材料的分類和
特點(diǎn)209
822樹(shù)脂基復(fù)合材料的制備
技術(shù)211
823常用的航空樹(shù)脂基復(fù)合
材料214
83金屬基復(fù)合材料217
831金屬基復(fù)合材料的分類和
特點(diǎn)218
832金屬基復(fù)合材料的界面
性能220
833金屬基復(fù)合材料的制備
方法225
834常用的航空金屬基復(fù)合
材料232
84陶瓷基復(fù)合材料234
841陶瓷基體及增強(qiáng)材料234
842陶瓷基復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和
性能236
843陶瓷基復(fù)合材料的增韌
機(jī)理238
844常用的航空陶瓷基復(fù)合
材料240
習(xí)題與思考題241
第9章零件選材及工藝路線設(shè)計(jì)
91機(jī)械零件的失效分析242
911失效形式243
912失效分析249
92機(jī)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(jì)性原則260
93機(jī)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(shè)計(jì)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(jī)零件的選材及工藝
分析275
951飛機(jī)蒙皮275
952飛機(jī)起落架276
953航空發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪277
954壓氣機(jī)葉片278
955渦輪盤279
956起落架支柱外筒280
957對(duì)接螺栓281
958油泵活門282
習(xí)題與思考題283
參考文獻(xiàn)