浅谈材料工艺在航空航天中的应用.docx

1浅谈新材料新工艺在航空航天中的应用丁晓斌山东省泰安市第一中学山东泰安摘要航空航天工业是资金和技术密集型产业也是国家战略性产业航空航天工业发展能够带动新材料新工艺等高技术产业发展对经济发展和国防建设具有重要促进作用融入当代众多学科先进成果的新材料新工艺是发展先进制造业和高新技术产业的基础先导和重要组成部分世界范围内新材料新工艺的发展已步入了前所未有的历史发展新阶段正在深刻影响和改变着经济发展格局关键词新材料新工艺航空航天应用中图分类号文献标识码引言航空航天工业是资金和技术密集型产业也是国家战略性产业辐射面广带动力强产业链长产品附加值高航空航天工业发展能够带动新材料新工艺等高技术产业发展对经济发展和国防建设具有重要促进作用我国十二五的目标是次火箭发射颗卫星发射上天颗卫星在轨稳定运行伴随着神十飞天及国家正在快速发展大型飞机支线飞机军用飞机同时即将开放低空领域中国航空航天产业将呈现出井喷式的发展态势这为新材料新工艺的应用发展提供了广阔的市场前景2航空航天材料按材料的使用对象不同可分为飞机材料航空发动机材料火箭和导弹材料和航天器材料等按材料的化学成分不同可分为金属与合金材料有机非金属材料无机非金属材料和复合材料用航空航天材料制造的许多零件往往需要在超高温超低温高真空高应力强腐蚀等极端条件下工作有的则受到重量和容纳空间的限制需要以最小的体积和质量发挥在通常情况下等效的功能有的需要在大气层中或外层空间长期运行不可能停机检查或更换零件因而要有极高的可靠性和质量保证不同的工作环境要求航空航天材料具有不同的特性新材料新工艺在航空航天中的应用程度取决于下列因素材料科学理论的新发现例如铝合金的时效强化理论导致硬铝合金的发展高分子材料刚性分子链的定向排列理论导致高强度高模量芳纶有机纤维的发展材料加工工艺的进展例如古老的铸锻技术已发展成为定向凝固技术精密锻压技术从而使高性能的叶片材料得到实际应用复合材料增强纤维铺层设计和工艺技术的发展使它在不同的受力方向上具有最优特性从而使复合材料具有可设计性并为它的应用开拓了广阔的前景热等静压技术超细粉末制造技术等新型工艺技术的成就创造出具有崭新性能的一代新型航空航天材料和制件如热等静压的粉末冶金涡轮盘高效能陶瓷制件等材料性能测试与无损检测技术的进步现代电子光学仪器已经可以观察到材料的分子结构材料机械性能的测试装置已经可以模拟3飞行器的载荷谱而且无损检测技术也有了飞速的进步材料性能测试与无损检测技术正在提供越来越多的更为精细的信息为飞行器的设计提供更接近于实际使用条件的材料性能数据为生产提供保证产品质量的检测手段飞行器制造工程的发展是决定新材料新工艺在航空航天中应用的重要因素严格的质量控制飞行器质量的优劣直接影响着国防安全和乘员的生命安全一架大型客机关系到数百名乘客的安全一枚运载火箭包括上千万个零部件控制系统中一个小零件的失灵可能会造成无可挽回的巨大损失制造中应该完全杜绝由于质量不高造成的事故要求飞行器制造有更为严格的工艺纪律和人员素质确保制造质量的稳定性多种技术的结合飞行器的发展一方面要求设计结构上的改进另一方面要求应用新的材料新的工艺制造技术在其中起着关键性的作用如钛合金具有航空结构要求的卓越性能早在世纪年代就受到人们的重视但由于钛在常温下的可加工性差只能制造简单形状的纯钛或低强度钛合金零件后来因热成形方法和设备得到了发展先进的钛合金结构才在航空航天飞行器上扩大应用钛合金在高温下的超塑性成形和扩散连接组合工艺技术的发展为制造复杂形状薄壁整体构件开辟了可能的途径用这种方法制造的整体夹层结构实际上就是设计材料与制造工艺多种技术的结合这种设计工艺和材料相互促进的趋势在飞行器制造中较一般机器制造更为明显4飞行器的更新不断给工艺和材料的研制提出新的课题而工艺和材料的新突破又会有效地支持飞行器的开发和创新加工方法的先进性飞行器零件形状复杂材料品种多这些条件决定了加工方法的多样化一般机器制造的基本加工技术在飞行器制造中大多得到应用但许多技术具有高于一般机器制造方法的先进性例如飞行器制造中对大量高强度钢钛铍和高温合金等难切削材料的加工微米级以上的精密加工和超精加工是一般机器制造技术所难达到的飞行器的许多外形复杂的零件需要除去多余的材料要求进行高精度的型面加工为此发展了各种靠模机床多坐标联动的大型数控机床和各种测量仪器和装置其他特种加工方法有化学铣切电加工和激光束加工等结语航空航天材料科学是材料科学中富有开拓性的一个分支以一般机械制造工程为基础广泛吸收各种先进技术和科学理论的成果针对飞行器的特点研究各种制造方法的机理和应用探求制造过程的规律合理利用资源经济而高效率地制造先进优质飞行器飞行器的设计不断地向材料科学提出新的课题推动航空航天材料科学向前发展各种新材料新工艺的出现也给飞行器的设计提供新的可能性极大地促进了航空航天技术的发展它是实现人类航空航天理想使先进的设计思想变成现实的重要保证可以说新材料新工艺的使用不仅使生产力获得极大的解放从而极大地推动了人类社会的进步而且在人类文明进程中具有里程碑的意义5融入当代众多学科先进成果的新材料新工艺是发展先进制造业和高新技术产业的基础先导和重要组成部分世界范围内新材料新工艺的发展已步入了前所未有的历史发展新阶段正在深刻影响和改变着经济发展格局其规模和水平在一定程度上决定着一个国家和地区在未来世界经济中的地位和国际竞争力责任编辑高平