材料科学前沿 前沿.doc

材料科学前沿_前沿.doc航空器发展对材料的要求?航空飞行器的工作条件十分复杂,就飞机而言,军用飞机要求提高机动性、近距格斗和全天候作战的能力;民用飞机则要求安全性、可靠性、舒适性、经济性,相应地要求发展大推比和长寿命的发动机以及先进的火控电子设备和仪表系统;所以对航空材料的主要要求是耐高温、高比强、抗疲劳、耐腐蚀、长寿命和低成本C航天器对材料的要求航空航天材料处于极端苛刻的服役环境:超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀、射线辐照、原子氧、粒子云、陨石。设计准则:静强度设计一损伤容限设计设计选材时的决定因素:寿命期成木、比强度、疲劳寿命、断裂韧性、储存期及可靠性、可维修性。结构材料发展的关键:轻质高强和高温耐蚀功能材料发展的关键:高性能,智能化航空飞行器使用的材料机体材料:大量采用高比强度和高比模量的轻质、高强、高模材料——提高飞机的结构效率,降低飞机结构重量系数;树脂基夏合材料和钛合金用量增加;传统铝合金和钢材的用量减少。发动机材料:1、某些部件必须采用轻质超高温材料2、大量采用高温、轻质、高比强/高比模材料3、需要大量各类钛合金4、材料抗氧化能力要求更高5、密封、隔热、润滑、轴承要求更高机载设备材料:1、缺陷密度极低2、针对不同用途对其物理性能(光、声、电、磁、热)要求高3、加工、成形、联结、涂覆技术不能对材料物理性能和装备功能产生有害影响。什么是金属间化合物,金属间化合物的特点是什么?指两种金属或金属与类金属组成的具有整数化学计量比的化合物。类金属:H、B、N、S、P、C、Sic性质:或多或少与普通化合物有区别。特点:密度低、屈服强度随温度升高而提高、比刚度高;熔点高、高温强度好以及抗氧化性能优良等。金属间化合物分为哪几类,各自的特点是什么?答:分类及特点:①正常价化合物:化学电负性较大的金属元素与类金属元素组成;符合一般化合物原子价规律。键特点:电子转移和共用电子对。符合Hume-Rothery法则(价电子浓度决定晶体结构),,VB,VIB族元素形成化合物,,B族负电性越强,越易形成,越稳定。②电子化合物:,成分不确定,,具有超点阵结构,。③间隙化合物:由原子半径较大的过渡族金属元素和原子半径较小的C、N、B等元素组成;高熔点;高硬度。④复杂化合物:更复杂结构的间隙化合物——渗碳体及碳化物(Fe3C,Cr23C6)o金属间化合物结构材料脆性原因?其韧化方法有哪些?答:脆性原因:①结构特性:电负性、键取向、结构复杂性②滑移特征:独立滑移系,交滑移,滑移均匀性,加工硬化率(穿晶解理断裂)③晶界特征:杂质偏聚④环境影响:氢脆⑤应力状态:缺口敏感性。韧化方法:①偏离化学计量比②合金化:微合金化法、宏合金化③改变晶粒形态:细化晶粒、择优取向④微结构控制:组织优化。合金化:微合金化法:通常加入小于l%wt以下元素如B、C、Hf、Ce、Mn等,不使晶格类型、变形模式变化,改变晶界结构,不析出有害相,抑制杂质影响,提高结合强度。例如:面心立方的Ni3Al合金中加入微量B,因其偏聚于晶界,抑制晶界杂质P、S、O、H等在晶界偏聚,从而改善晶界脆性,改变晶界原子排列,促使晶粒间位错传播,降低晶界应力集中,使强度和塑性得到明显提高。宏合金化:通常添加1%以上的合金元素元素:改变晶体结