《常用航空材料》PPT课件

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1、第一章常用航空材料前言材料是人类社会发展的重要物质基础，是现代科学技术和生产发展的重要支柱之一，也是一个国家科技水平与工业水平的体现。当前大飞机的立项与神舟7号的成功，为国人长志气，为世人所瞩目，是我国宇航工作者的骄傲，也是材料工作者的光荣。一代材料技术一代大型飞机第一阶段（1903～1919年）：木、布结构第二阶段（1920～1949年）：铝、钢结构第三阶段（1950～1969年）：铝、钛、钢结构第四阶段（1970～21世纪初）：铝、钛、钢、复材料结构（以铝为主）第五阶段（21世纪初～）：复合材料、铝、钛、钢结构（以复合材料为主）C-17运输机钛

2、用量10.3%（钛零件总重6.8吨）铝合金用量69.3%，钢用量12.3%复合材料用量8.1%欧洲军用运输机A400M复合材料用量35%～40%空中“泰坦尼克”A380，铝合金61%，复合材料用量22%，钛合金用量10%。空中客车A350复合材料用量37%铝锂合金用量23%铝合金用量11%钛合金用量9%钢用量14%其它用量6%波音787复合材料用量50%，铝合金用量20%，钛用量15%，钢用量10%1．1金属材料的力学性能及工艺性能1．1．1力学性能金属材料抵抗不同性质载荷的能力，通常又称为机械性能。机械性能指标：强度、塑性、硬度、韧性和抗疲劳性能

3、等。1、强度和塑性金属的强度和塑性是通过拉力试验来测定。拉力试样通常有圆形截面的棒状和矩形截面的板状，在试件中间一段截面均匀的部分是试验段，其长度用l0表示，称为标距。强度弹性模量（E）弹性极限（σe）屈服极限（σs或σ0.2）强度极限（σb）金属在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力叫强度。材料的强度可分为抗拉、抗压、抗弯、抗扭和抗剪等强度。强度极限材料在断裂时承受的最大应力称为强度极限σb，即σb=Pb/F0(MPa)材料的强度极限σb就是材料拉断时的强度，它表示材料抵抗拉伸断裂的能力，也称为拉伸强度，是评定金属材料强度的重要指标之一。塑性金属在载荷

4、作用下产生塑性变形而不破坏的能力叫塑性。伸长率（δ）断面收缩率（ψ）塑性指标(1)伸长率试样拉断后，标距长度增长量与原始标距长度之比称为伸长率δ，即δ=（lk-lo）∕lo×100%对于塑性材料，拉断前会产生明显的颈缩现象，在颈缩部位产生较大的局部伸长。(2)断面收缩率试样被拉断后，拉断处横截面积的缩减量与原始横截面积之比称为断面收缩率ψ。即ψ=(Fo-Fk)/Fo×100%金属材料的伸长率δ和断面收缩率ψ越大，材料的塑性越好。2.硬度硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。最常用的硬度法：布氏硬度法和洛氏硬度法。布氏硬度计与洛氏硬度计硬度计的应用范围布

5、氏硬度（HB）：压痕面积大，能反映出较大范围内被测试金属的平均硬度，适用于组织比较粗大且不均匀的材料，但不宜测试成品件或薄金属件的硬度，也不能测试硬度高于HB450的金属材料。洛氏硬度（HR）：压痕小，可以在制成品或较薄的金属材料上进行测试；而且，从较软材料到较硬材料，测试范围比较广泛。但对组织比较粗大且不均匀的材料，测量结果不准确。根据压头的种类和所加载荷的大小分为HRB、HRC和HRA三种。1HRC≈10HBS韧性和疲劳强度韧性是指金属试样断裂时，吸收能量的能力。韧性好的金属材料，脆性就小，断裂时，吸收能量较多，不易发生脆性断裂。对于在使用中承

6、受较大冲击载荷的构件来说，材料的冲击韧性是很重要的性能指标。如起落架结构中的承力构件就采用强度高、韧性好的合金钢来制造。冲击试验来测定k：势能→动能→对试件的冲击载荷。GH1-GH2=Ak(J)   Ak—摆锤冲断试样消耗的功k=Ak/S(J／cm2)S—试样缺口处横截面积k可用来评定材料韧性和脆性程度。k低的材料称为脆性材料，在断裂前没有明显的塑性变形，吸收能量少，抵抗冲击载荷的能力低；k高的材料称为塑性材料。在断裂前有明显的塑性变形，吸收能量多，抵抗冲击载荷的能力强。疲劳强度金属材料在交变载荷作用下发生的破坏称为疲劳破坏。金属材料抵抗

7、疲劳破坏的能力称为疲劳强度。交变载荷和交变应力交变载荷是指载荷的大小和方向随时间作周期性或者不规则改变的载荷。在交变载荷作用下，结构件的应力称为交变应力。1.1.2金属的工艺性能金属接受工艺方法加工的能力称为金属的工艺性能。(1)铸造性：将熔化的金属浇铸到铸型中制造金属零件的方法叫铸造。金属的铸造性是指金属是否适合铸造的性质。铸造性好通常是指金属熔化后流动性好，吸气性小，热裂倾向小，冷凝时收缩性小等性质。铸铁、青铜等具有良好的铸造性。(2)锻造性：金属在冷、热状态下，由于外力作用产生变形而得到所需形状和尺寸的加工方法，称为压力加工。碾压、冲压、模锻

8、、自由锻等都属于压力加工。金属的锻造性是指金属在加热状态下接受压力加工的能力。金属的塑性越大，变形的抗力越小，锻造性就越好