航空复合材料论文

2024-07-31

航空复合材料论文（精选8篇）

1.航空复合材料论文篇一

航空航天复合材料结构设计要求的比较

复合材料是指由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料,它既能保留原有组分材料的主要特色,又通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联与协同,从而获得原组分材料无法比拟的优越性能, 复合化是当代材料技术发展的重要趋势之一，而大量采用高性能复合材料是航空航天飞行器发展的重要方向。航空航天追求性能第一的特点,使其成为先进复合材料技术的率先实验和转化的战场,航空航天工业的发展和需求推动了先进复合材料的发展,而先进复合材料的发展和应用又促进了航空航天的进步。先进复合材料继铝、钢、钛之后,迅速发展成四大结构材料之一,其用量成为航空航天结构的先进性标志之一。将先进复合材料用于航空航天结构上可相应减重20%~30%,这是其他先进技术很难达到的效果。美国NASA的Langley研究中心在航空航天用先进复合材料发展报告中指出,各种先进技术的应用可以使亚音速运输机获得51%的减重(相对于起飞重量)效益,其中,气动设计与优化技术减重4·6%,复合材料机翼机身和气动剪裁技术减重24·3%,发动机系统和热结构设计减重13.1%,先进导航与飞行控制系统减重9%,说明了先进复合材料的应用减重最明显。这不仅带来相当大的经济效益,而且可以增加装备的机动性,还可以提高其抗疲劳、耐腐蚀性能。

由于航天与航空的使用环境和应用范围存在区别，因而造成复合材料在航空飞行器与航天飞行器上使用的设计要求也有很多不同之处。而且由于任务目标和使用环境差异，飞机结构的要求不能直接作为空间飞行器的结构设计要求。空间飞行器的飞行环境和承受的载荷很特殊，并且几乎没有可能再去检查和维修航天器的结构或在其任务条件下验证其结构的性能。因此，空间飞行器复合结构设计必须比飞机复合材料结构设计更加稳定可靠。虽然如此，飞机行业的复合材料结构设计方面的经验仍然可以为航天器的复合材料结构设计提供一定的参考和借鉴。

航空和航天复合材料结构设计要求具体在哪些方面存在差异呢？

第一点是两者的生成规模差别很大。航空产品通常进行大规模生产，不仅整机生产数量多，而且因为需要维修等等，这样更换损坏的零件同样数量巨大；而航天产品则大多生产较少。因此在结构设计时，航空产品对结构设计时需要对加工工艺等配套设施进行细致的考虑，以达到成本、周期。效益的均衡，而航天结构设计则大多不需要考虑。同时生产数量的差异也使后续的设计工作产生了很大不同。

第二点是初始设计要求。飞机工业需要通过测试数量庞大的样本总结设计出一套模块建立的方法。但航天器的生产数量很有限，因此用于航空专业的样本采集到模块建立的方法，要想应用于航天器，从成本和进度的角度来看，是不切实际的。

第三点是强度要求。在航空和航天器中，对于强度的要求二者是一致的，但因工作环境不同存在一定的区别。航空和航天器复合材料的设计，都应首先满足强度要求，并考虑周围环境带来的影响，比如航空器的压强、温度、湿度，航天器的真空环境、高温等。强度许用值的生成通常是在不同环境下进行单轴测试实验而产生。

第四点是安全因素的考虑。在航空器中复合材料的结构设计对于安全性的要求要比航天器更加严格。一般而言，航空工业拥有一个严格一致的标准体系来审核。比如民航的适航认证体系。因为，对于航空器一般要求具有很长的寿命和起降次数，军用飞机大致也是这样。而对于航天器，大多数是执行一次性任务，甚至仅仅是保证发射成功即可。即便是载人的航天飞机，使用次数也不超过十几次。在这种使用次数的差别下，直接决定了结构设计的差别。相应的复合材料结构设计要求自然也会不同。因此，航空中的复合材料结构需要考虑承载件的疲劳强度、寿命问题；而航天中的大部分设计都不需要很高的疲劳强度。

第五点是环境差异。工作环境的不同不仅影响了设计要求还间接使得性能测试具有很大的不同。航空器的使用环境是大气层内，而航天器不仅需要在大气层内飞行还需要承受外太空的巨大温差和恶劣的辐射环境等问题。比如陶瓷基复合材料一般会应用于航天器上，保证能承受极高的温度。两者对于结构性能进行测试的方式也有很大区别。航空产品可以进过长时间的经验积累和技术达到很高的测试结果，而航天产品因为具体因任务不同而型号不同，改变很快，运用的大多是新技术，没有可靠地经验数据，这对于复合材料结构设计者来说增加了很大的难度，需要考虑特殊的测试方式。第六点是损伤容限。航空航天器复合材料结构设计遵循着类似的要求，如在发射前的发射载荷和其他损伤或缺陷的要求，航空航天器都是类似的。但大多数航天器着陆后都没有在起飞的机会，因此航空飞行器和航天器的损伤容限要求很不相同，只是在容许破坏的限制上有类似之处。

除以上所说，航空航天领域对复合材料带来的收益侧重点有所不同。航空领域的材料体系更强调性能与可靠性的综合,先进复合材料的应用不仅具有减重的效益,而且还使飞机结构的其他性能得到提升。例如复合材料的气动剪裁技术可显著提高结构效率;整体成形技术可有效减少连接,提高结构可靠性,降低成本;复合材料耐腐蚀抗疲劳特点可降低维护成本。而航天设计方面则更多的侧重于防热防腐蚀等极端环境下复合材料的优异性能。

以上就是我对航空航天复合材料结构设计要求的理解。

2.航空复合材料论文篇二

复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料, 用来承受载荷的相称为增强体, 将增强材料粘接在一起、在纤维之间传递载荷的相称为基体。复合材料在性能上不仅保留了组成它的各个组分的优点, 更为重要的是它的性能比构成它的单一的材料更为优异。

复合材料在航空中的应用也是近几十年的事, 但它的发展可以说并不是很慢, 自从各种复合材料被发现以来, 人们便发现了它所存在的各种优势, 因此把它运用到飞机行业也就势在必行, 尤其是在各种不同性质的复合材料出现以后, 如何灵活的应用各种复合材料到飞机的各个部分使其为整体的飞机服务便成为了设计师们研究的重点所在。

复合材料应用于航空之中主要经过了四个阶段, 这四个阶段中复合材料在飞机等航空运输机上的运用都是由承受力较小并且作用也不是很大的部分逐渐变得极为重要并且承受力也逐步增大, 直到现在的差不多能占到飞机整体的一半以上, 可见现在复合材料的应用是多么的广泛。作为评价飞机先进性和安全性、舒适性的重要指标, 复合材料的应用正在逐步得到越来越多的重视, 这也比将在今后的复合材料的应用中得到体现。

2 航空复合材料应用发展总体情况分析

2.1 层合结构

层合板亦称层压板、叠层板或实心层压板、整体层压板。层合板可制成多种结构形式, 并可采用多种工艺方法成形, 可设计性强, 因此在航空航天飞行器结构中应用十分普遍。层合板是层合结构的基本元素。层合结构系指经过适当的制造工艺, 如共固化、二次胶接、机械连接等, 主要由层合板形成的具有独立功能的较大的三维结构, 如翼面结构的梁、肋、壁板、盒段, 机身侧壁以及飞行器部件等。

2.2 蜂窝夹层胶接结构

蜂窝夹层结构通常是由比较薄的面板与比较厚的芯子胶接而成。一般面板采用强度和刚度比较高的材料, 芯子采用密度比较小的材料, 如蜂窝芯、泡沫芯、波纹板芯等。夹层结构具有重量轻, 弯曲刚度及强度大, 抗失稳能力强, 耐疲劳, 吸音, 隔热等优点, 因此在飞行器结构上得到了广泛应用。

2.3 金属复合层胶接结构

利用胶接技术将纤维复合材料与铝合金材料结合起来形成一种新型的结构材料—纤维铝合金复合层板胶接结构。目前这种结构件在飞机上的应用还不是很多。不久的将来, 铝基复合材料可能得到较广的应用。国外目前复合材料在军机、直升机、无人机上的用量早已达到或超过50%;现今在大型客机上的用量也超过了50%。在通用航空领域许多小飞机的复合材料用量更高, 甚至达到了结构重量的90%。可以看出复合材料的应用已经成为民用飞机实现其先进性、经济性和舒适性的重要技术途径之一。

在过去几十年内, 民机复合材料用量正显著增加。上世纪七十年代及八十年代初, 雷达罩、机身整流罩、内装饰结构、控制面板等应用了复合材料, 占飞机结构重量的1~3%。随着复合材料工业的成熟以及成本降低, 新一代A320、波音777等飞机复合材料用量占结构重量的10~15%。新研制出的A380约结构重量的1/4是复合材料, 单机复合材料有30吨。复合材料占结构重量50%的波音787飞机更加具有革命性, 其典型特征是全复合材料的机身, 并在机翼、短舱及内装饰应用了大量复合材料。受波音787的推动, A350XWB复合材料将增加到53%;A400M军用运输机复合材料约占结构件重量40%。

此外, 空客及波音公司都将在窄机身飞机上明显扩大复合材料的应用, 这些飞机将在几十年内最终取代目前广泛使用的波音737及A320飞机。因窄机身飞机目前占全球运输机队的70%, 这将急剧加速对航空供应链的冲击。

2复合材料的性能的优势

1) 比强度 (拉伸强度与密度之比) 高、比模量 (弹性模量与密度之比) 高。

例如, 高模量碳纤维复合材料的密度只有钢的1/5、铝的3/5, 其比强度则为钢的5倍、铝的4倍、钛合金的3.5倍以上;其比模量是钢、铝、钛的4倍或更高 (钢、铝、钛是目前飞机的主要金属材料) 。

2) 具有极好的抗疲劳性能

复合材料, 特别是纤维增强树脂基复合材料, 由于纤维对制件表面的裂纹或类裂纹缺陷起到了桥接的作用, 故阻止了裂纹的迅速扩展, 而且在拉伸时对疲劳裂纹的增长也几乎不敏感。例如, 碳纤维增强聚酯树脂复合材料疲劳极限可达抗拉强度的70%~80%, 而金属材料疲劳极限远远低于这个数值, 对于20~30年使用寿命的飞机, 该复合材料对疲劳几乎不敏感。

3) 断裂安全性好

纤维复合材料中大量独立存在的纤维通过具有韧性的基体把它们粘合成整体, 当构件中有少数纤维断裂时, 其它完好的纤维就会将承载接受下来并重新进行分配, 因而构件不至于在短时间内发生断裂, 故断裂安全性好。

4) 高温性能好

纤维增强的复合材料, 特别是金属基复合材料, 一般均具有较好的耐高温性能。例如, 石英玻璃纤维增强铝基复合材料在500℃下能保持室温强度的40%;涂复了Si C的硼纤维增强铝基复合材料可放心地在316℃温度下使用, 力学性能保持稳定。但一般铝合金在400℃时弹性模量大幅度下降 (接近于零) , 而且强度也显著下降。

5) 具有很好的减振性能

由于复合材料的比模量高, 其自振频率也高, 这是因为受力结构的自振频率与其结构材料比模量的平方根成正比, 高的自振频率决定了复合材料有很强的吸振能力, 可以避免构件在一般工作状态下发生共振, 不易造成振动破坏。同时, 复合材料中高韧性的基体材料也具有显著的震动阻尼特性。

6) 增加飞机防腐蚀能力

复合材料较之金属和非金属常规材料具有更为优异的抗腐蚀性, 能够为延长飞机的使用寿命、减少民航开支、提高经济效益。

4 结束语

飞机的绝大部分结构将采用复合材料的这一预言已经实现, 人们期待着复合材料在飞机上更广阔的应用前景, 甚至全复合材料飞机的出现。近年来, 我国的复合材料技术得到了迅速发展, 开始朝着实现复合材料构件设计、制造、检测一体化方向发展。借鉴国外的先进技术和经验, 对加速我国的复合材料技术的发展、扩大复合材料的应用具有重要意义。

摘要：近百年来航空工业与材料工业一直在相互推动下发展。继铝、钢、钛等金属材料后, 在新一代飞机中复合材料已成为四大航空材料之一。目前越来越多的飞机零部件开始采用复合材料, 从座椅、肋板、内部装饰、舷窗、引擎罩盖, 到机翼、机身和整流罩等, 复合材料成为现代飞机制造的重要材料。

关键词：航空,复合材料,发展

参考文献

[1]李映红, 赵智姝, 韩勐.复合材料在飞机结构上的广泛应用[J].装备制造技术, 2011, 4:138-140.

[2]陈绍杰.大型飞机与复合材料[J].航空制造技术, 2008, 15:31-37.

[3]邹田春, 冯振宇, 陈兆晨, 杨倩.民机复合材料结构适航审定现状[J].材料导报:期刊论文, 2010, 21:34-35.

3.航空材料研究的开山者篇三

流动中的求学道路

颜鸣皋的籍贯为浙江宁波慈城镇，却出生于河北省定兴北河店，要知道其中的缘故，还得从他的身世说起。颜鸣皋的爷爷因病壮年早逝，家中只有几亩薄田，奶奶为了生存，带着年幼的儿子（即颜鸣皋的父亲颜余庆）到大户人家帮佣当“梳头娘”，由于聪明能干，很得主人赏识，这家主人的太太将颜余庆认作养子。十五岁时，主人家在京汉铁路工作的大儿子回家探亲，临走将颜余庆带出学手艺，从此他走上了一条闯荡世界的道路。颜余庆先进了一家铁路上兴办的法文学校，除了学习法文，主要教授铁路方面的有关知识。他在家乡只断断续续念过两年私塾，文化底子薄，听课如同听天书，磕磕绊绊两年后总算毕了业，被分配到长辛店做报务员。实际工作中的颜余庆脑子灵、来得快，再加上老实肯干，职务不断升迁，列车长、火车站副站长、站长、车务段副段长、调度室主任……有了稳定的工作，便成了家。媳妇也是宁波人，只是工作岗位是流动的，一般两三年就换个地方，这样随着孩子的出生，他们的出生地是沿着铁路线流动，定兴、石家庄、许昌、驻马店、武汉……颜鸣皋就是1920年6月1 2日在父亲当定兴北河店站站长时出生的。

颜余庆对家务和生活操心不多，对孩子们的学习却格外上心。从小没上过学的滋味使他铭心刻骨，他养了六男六女，在家给孩子们确定的目标是，男孩子要读完高中，女孩子要读到初中，积攒的钱首先用于孩子念书。

颜鸣皋从小随父亲在铁路上过着流动的生活，生性好动，秉性执着倔强，对未知的事物充满探求的欲望。流动的生活在颜鸣皋6岁那年发生了改变，他被父母送回老家慈城，在治孝中镇小学念书。这是设在孔庙偏房的一所半私塾性质的学堂，宁波人对教育的尊崇，使颜鸣皋启蒙阶段就在心中扎下了根。1928年，父亲调到武汉列车段，为了能使孩子们受到更好的教育，他托人将颜鸣皋兄弟三人和妹妹们接到武汉念书。1931年，还没念完五年级的颜鸣皋，凭着聪明和苦读考取了武汉博文中学实验班，跨级升入中学，和大哥二哥成了校友。这是一所英国基督教创办的教会学校，管理很严，初一就上英语课，任课老师是英国牧师。初中快毕业时，父亲对颜鸣皋的期待是：考国立高中，而且是名校。

为了实现父愿，颜鸣皋大胆选择到北平去上高中。北平当时是全国的文化中心，有清华、北大那样的名校，教育的发达超过其他都市。家里经济虽说拮据，但望子成龙的迫切愿望战胜了犹豫，父母最终支持了孩子的选择。1934年春，颜鸣皋独自远行，到北平考取了汇文中学。然而，他在汇文中学只读了一个学年，就因为学费和生活花销太高，担心父母承受不了而转学到通州的潞河中学上学。这时的北平正处在抗战前夕，日寇的铁蹄在华北平原步步紧逼，国民政府步步退让，政府当局和日本人签署了卖国求和的《塘沽协定》和《何梅协定》，中国军队撤出，平静的课堂时时传来战争的枪炮和屠夫磨刀的霍霍声，震惊历史的“一二·九”运动，更使颜鸣皋难以独善其身，他为汹涌的学生游行队伍所鼓舞，又为最终学生运动的被镇压感到悲愤。经过痛苦的思考，最终决定返回武汉，重新进入母校博文中学，插班读高二。不久，“卢沟桥事变”爆发，“武汉会战”日益临近。

在这个特殊时期，学校提前放了假，颜鸣皋在家中为高考认真准备功课。他报名的第一志愿是中央大学机械系，同时报考了成都华西大学。考试结束不久，他便接到了华西大学农业化学系的录取通知。战争即将袭来，武汉已是凶多吉少，父母迫切希望孩子到大后方去读书。就这样，颜鸣皋踏上入川的旅途。

就在宜昌等候搭乘轮船的当儿，发生了戏剧性的一幕。在码头围满人群的一张中央大学发榜海报上，颜鸣皋看到了自己被中央大学工学院机械系录取的名字。中央大学此时因南京危机已举校西迁重庆，喜极而泣，于是颜鸣皋在长江的炮火硝烟中从水路到达重庆。

苦涩大学和深造转机

颜鸣皋到中央大学报到不久，武汉就沦陷了。他得不到家乡的音讯，又无法和家人取得联系，只能将来时父母给的钱算计着花，可几个月后，就花的净光。他完全断绝了经济来源，可以说是贫穷学生中的赤贫生。幸好中大的生活全部是公费，吃住不花钱，还发被褥和服装。但是宿舍是搭建的竹棚，四面透风，几十个人住在一起，透过顶棚的缝隙可以遥望星空：饭菜里没油水，总感觉吃不饱；有钱的学生可以花钱补充营养，而他们这些穷学生，只能靠每月学校发给的6元钱，扣除4元伙食费后仅剩的2元钱勉强维持。最难熬的是冬天，住在阴冷山涧中透风的宿舍，单薄的被褥常常冻得使人难以入睡。一天深夜，他正沉浸在书海中，被子被灯泡烤糊了，浓烟弥漫了宿舍。事情平息后，他只能用旧衬衫塞堵在被子的破洞上，披着坐到天明。学习生活中，躲避日寇飞机的轰炸是头等大事。有时一天要往防空洞中跑三四次。连学校的试验设备都在防空洞中，机械材料和金相学课也由老师带着到坑道里做。

1942年7月，颜鸣皋终于以优异的成绩在中大取得了工学学士学位。毕业后，他接受分配在重庆到中央工业实验所任助理工程师。1944年春，在武汉的未婚妻倪莹和他的三妹逃离敌占区到达湘西。得此消息后，他马上请假赶往湘西辰溪与倪莹汇合，并在这个小县城成了家。婚后在辰溪水泥厂谋职做材料技师。

不久，他得到同学来信，说国民政府根据美国向反法西斯国家提供援助的租借法案，已和美国达成支援中国航空工业的协议，准备公开招考公费留美实习生。尽管甜蜜的小家庭难以割舍，颜鸣皋却不愿过庸碌沉寂的日子，经过商量，他携妻子回到重庆中央工业试验所复习迎考。1945年3月，在这项百里选一的考试中他脱颖而出，终于取得了留洋深造的名额。这年4月，他告别新婚不久的妻子，沿着“驼峰航线”飞跃喜马拉雅山脉到达印度，在加尔各达港乘船穿越印度洋、地中海、大西洋，于当年6月到达美国。

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颜鸣皋到美国进修的是精密机械制造专业，他被分配到哈特福城的普惠航空发动机公司工具样板厂做实习工程师，从此与航空结上了缘。为了多学点知识和技术，他把全部精力倾注于实习劳动中，周末，还赶到耶鲁大学冶金系去听课。1946年春，听说实习生可以申请入校，他便报了该校物理冶金专业。转眼半年过去了，颜鸣皋在美实习一年期就要到了，而他的冶金专业课刚刚入门。没有公费支持学业就得半途而废，他心中不免有些焦虑。课业的系主任看他如此好学，提出为他写一封向驻美使馆申请留下来学习的信，得到了国民政府驻美使馆的认可，从此颜鸣皋在失去公助学费的情况下继续自己的深造道路，而一切费用通过向好友借钱解决。

1947年颜鸣皋通过在切斯铜合金加工厂打工，结合课堂理论课程所学，写出了第一篇论文《金属加工织构的研究》，发表后很快受到各国业界的重视和称赞。仅用一年，他就获得了物理；台金科学硕士学位。切斯铜合金加工厂研究部为此给颜鸣皋下达了正式聘书。由于条件有了改善，加快了研究步伐，颜鸣皋的科研有了新突破。他在铜织构研究中，创造性地把x射线掠射法用于织构测定，对微量杂质磷在固溶和化合物状态对再结晶织构的影响，提出了独到的见解，并运用于实践。他根据这些成果写出3篇论文，被誉为3篇具有博士水平的论文。1949年春，颜鸣皋作为在校生被破格选为美国“希格玛—塞”科学学会荣誉会员。当年7月，他以“铝单晶体的横断弯曲研究”为题，完成了自己的博士论文，获得耶鲁大学物理冶金学博士学位。

毕业后，颜鸣皋应邀到纽约大学工学院化工系与主任尼尔森一道做研究工作，并共同建立钛合金研究室。钛合金是一种世界刚刚起步的新型结构材料，发展前景广阔。在研究室组建过程中，他边教授金相学边和同事制造成一台可熔炼纽扣锭的小型真空非自耗电弧炉。他们还接到美国陆军部的委托，开展钛一碳、钛一氮平衡相图的研究，对钛合金的性能及工业化生产进行攻关。未用多长时间，颜鸣皋承担的钛合金平衡相图和加工织构的研究这两个课题就取得了革命性突破，填补了世界空白。他首次提出钛合金拉伸、压缩与轧制织构的晶格位向及其与性能关系的报告，完成了一系列论文和专著，为他在今后回到国内创建钛合金研究带来长远的影响。1950年初，继“希格玛—塞”荣誉会员后，他又被“兰普达—依普西隆”化工学会推选为荣誉会员。

颜鸣皋对事业的痴迷丝毫没有影响他对祖国的关注。随着我军三大战役的胜利，他对国内革命战争的发展趋势已经有了清晰地认识。他参加了与中共南方局有密切联系的“留美中国科学工作者协会”的活动，并且是匹兹堡第一次代表大会的组织者和活跃分子，参加编辑向留学生宣传国内形势的《留美通讯》。新中国成立，特别是抗美援朝战争爆发后，经慎重考虑，颜鸣皋决定返回祖国。回国前，他遭到美国联邦调查局的阻挠，以“非法留居”被关押，经校方和友人协助聘请律师起诉，于1951年2月胜诉后乘船回国。

国家为了在仿制飞机的基础上适时转向自行研制，首先考虑建立自己的航空研究机构。而搞航空研究最基础的是填补材料研究的空白。颜鸣皋回国后，其才学在一穷二白的工业基础上得到了逐渐施展，开始在华北大学工学院冶金系任教，1952年华北大学工学院更名为北京工业学院。1956年，党中央号召“向科学进军”，颜鸣皋奉召和我国科技精英一道参予编制国家12年科学技术发展规划，规划将他倡议的钛合金研究列为重中之重的72个项目之一。从此之后，颜鸣皋由教育单位被调到了刚刚创建的航空材料研究所，开始了与航空材料结伴一生的历程。

颜鸣皋走马上任，负责带领筹备组人员筹建钛合金专业和钛合金实验室。他只有36岁，而他手下的筹备组人员大多是刚刚走出校门20岁左右的大学生。在最初的筹建者中，有的甚至连钛合金这个名词都没听说过。颜鸣皋便从基础知识的“恶补”开始，分六个部分给大家做《钛及钛合金》的系列讲座。就在这群启蒙者中，有许多后来成为航空材料的栋梁之材。毕业于上海交通大学的曹春晓最后成长为中国科学院院士、航空材料专家。

由于北京航空材料研究所被列为苏联援建的156个项目之一，航空材料所的建设先后得到22位苏联专家的帮助指导。颜鸣皋在组织大家掌握基础知识的基础上，通过对外学习和培训培养钛合金材料研制和铸造研发的骨干和尖子。1957年10月，颜鸣皋光荣入党，成为一名中共预备党员。在他整天和同事们日夜攻关下，7.5千克真空自耗电极电弧炉试车成功并投入使用。

在苏联撕毁合同撤走专家后，我国航空科研战线开展“摸透米格—21”会战。自行设计研制新型歼击机，首先要攻克的是这种飞机上使用的钛合金材料。在与协作单位通力合作下，通过对轧制工艺、热处理制度、冲压成型工艺和焊接性能的深入研究，试制出宽800毫米、长3米的大规格TCl钛合金板材，用这种板材；中压成我国首批新型歼击机所使用的机罩前段、水平安定面和整流包等机件。

1961年，颜鸣皋被任命为金属物理及化学分析研究室主任。他设计制造出我国第一台钛合金铸造专用炉——铸造凝壳炉，不仅为开展铸造钛合金及其成形工艺创造了条件，还为以后设计制造50千克小批生产用钛合金铸造炉打下基础。1963年，他被提升为研究所总工程师，在国防部六院航空材料研究所被定衔为技术上校。在此期间，他与自己的搭档、副主任陈学印合著发表了《镍基合金的强化》的论文，在当时苏美发达国家镍基高温合金研究进入快速发展的同时，也开创了我国高温合金研究与应用的理论新成果。

正当颜鸣皋的科研成果不断获得丰收的时候，文化大革命开始了，他被打成“美国特务”、“苏修特务”。颜鸣皋的性格决定了他把磨难当成党的考验，总在自身找问题，从来没有怀疑过党和领袖发动这场运动的正确性。在严重的批斗逼供下，他在精神上承受了巨大的压力，患了处于精神分裂症边缘的“幻听症”，病情的反复发作，使他受到造反派的很多皮肉之苦，由于胃出血，饭量很小，骨瘦如材。在一次重体力劳动中，口吐鲜血栽倒在地……

航空材料疲劳与断裂理论研究获得成果

上世纪70年代初，正在服役的国产歼6飞机不断频发起落架裂纹，裂纹概率呈正态分布，峰值在飞行70～120个起降之间，对保障飞行训练、安全和战斗起飞构成了严重威胁。在不得已的情况下，武汉军区空军采用补焊方法来缓解备件不足问题。但这样做是否可靠，需要科学求证，他们为此找到北京航空材料研究所。材料所的上属部门三机部对这一课题非常重视，进行了科研立项，组织北航、西工大共同投入研究。在研究所的邀约下，处在病休中的颜鸣皋不计前嫌答应参与指导研究。这时的颜鸣皋已被宣布“解放”，虽说还列为“没有改造好的资产阶级知识分子”，但能边参加劳动边进行心爱的研究工作，这对他已是很满足了。颜鸣皋在政治和生活的某些方面是迟钝的，但科学眼光异常敏锐，视野非常开阔，就在台上批斗低头弯腰时，他已开始注意到断裂力学和新型检测技术在世界航空界的迅猛发展趋势了。

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这是他科研道路上的一个新的航标灯。当时，疲劳和断裂力学理论、参数测定的研究在我国处于初期，虽然讨论火热，可实际应用相对落后。在颜鸣皋指导下，对断口形貌进行了系统研究。他们利用扫描电镜，对α—N曲线从起始裂纹至临界裂纹，对裂纹起始、扩展、失稳扩展，至最终断裂的各个阶段特征，直接在断口上从低倍到高倍进行系统研究。利用高压透射电镜，进行断裂与钢的组织结构的研究。与中科院金属研究所共同商讨了通过金属内耗作用研究裂纹形成扩展的机理。通过反复试验，他们研究出了一套基层部队能够简便而快速准确的裂纹检测方法：为了对付内孔裂纹，他们研究出了内孔喷丸强化板带。通过试飞和损伤容限评估，补焊加强化的起落架寿命可达1200个起降，4次检查周期裂纹漏检概率为万分之几，安全概率极大增强，检查周期由50个起降改为200个起降。武汉空军还把报废在仓库中的200多副起落架重新做了修复使用，解决了飞行训练的燃眉之急。

1978年，颜鸣皋在“文革”结束后的新一届所领导班子中被任命为技术副所长、总工程师。甩掉包袱的他首先希望的是，在疲劳和断裂研究上有深入的开拓。他对不同晶系合金初期裂纹扩展出现的小平面位相，根据滑移方向和层错能的高低进行预测，获得重要研究成果。完成了疲劳裂纹萌生与初期扩展的力学行为与微观机制的研究，为我国新机种选材、服役机种故障分析和延寿做出重要贡献。应用断裂力学分析与错位模型，首次推导出预测疲劳裂纹扩展门槛值的理论计算方程，在世界疲劳界引起广泛关注。他还研究出不同超载形式和程序对飞机结构材料疲劳寿命的影响，根据断口变化特征采取变参数法对常用的威林伯格和马尔斯迟滞模型进行了修正，提高了对程序和随机加载寿命估算的精确度。他把自己的研究成果撰写出《金属疲劳断裂微观机制》一文，成为我国首次发表的有独立见解、系统阐明疲劳与断裂微观机制的经典代表作。他还为配合飞机设计部门进行损伤容限设计，对大量国产材料进行断裂数据与成活率测定，出版了多种手册与数据汇编：为飞机安全设计、合理选材提供了大量数据和理论依据，并建立了完整的试验装备，培养了一大批技术骨干，使北京航空材料研究所在材料疲劳与断裂应用研究方面处于国内领先，国际享有盛誉的地位。

架设桥梁与甘为人梯

随着改革开放力度加大，颜鸣皋参加国内外学术交流活动日益增多。早在1987年，就由他主持召开了第五届国际材料力学行为会议，并当选为理事会主席，后连续参加主持5届。1999年又被该会议推选为名誉主席，被当年的国际疲劳大会授予“终身荣誉会员”。

1991年11月，颜鸣皋当选为中国科学院学部委员（后改为院士）。然而在荣誉面前他十分淡定，把育人却视作自己后半生的神圣使命。他认为航空材料科技队伍的建设和稳定，要特别注意培养和造就一批新世纪技术骨干与创新性学术带头人。国家恢复学位制后，他就被国务院聘为第一、第二届学位委员会；台金评议组成员。北京航空材料所首批获得国务院学位委员会授权的航空科研系统第一个也是当时唯一一个博士学位授予权和多专业硕士学位授予权单位。他关心所里的研究生招生与培养、导师队伍建设，倾毕生所学亲自培养了15名硕士、23名博士、10余名博士后，目前这些学生有的已在科研和管理工作上崭露头角，并且出手不凡，成为本专业的技术骨干、学科带头人，其中半数以上担任了院领导、研究室主任、总工程师、教授、大学系主任等以上领导职务，一批优秀的跨世纪高层次人才正在崛起。颜鸣皋不仅创造了科研的辉煌，也为航空材料科研的发展打下了扎实的人才基础。

颜鸣皋的人生已跨过了90岁高峰，严重的骨质疏松病有时迫使他不得不住院治疗。然而这个当年我国航空材料研究的开山者浑身依然洋溢着骨气、豪气与朝气，他的病床旁堆放着资料与书籍，科研工作还是他挥之不去的依恋。他对来访者说：“‘航空报国，强军富民’是我们肩负的光荣历史使命。党和国家领导人多次给予我们极大的关怀和鼓励，也寄予我们极大的期望。我们航空材料基础研究，是国家航空事业腾飞的基础，我要为此尽点微薄之力。

4.航空发动机复合材料的应用与研究篇四

[摘要]：由于航空工业的迅猛发展，航空发动机复合材料应运而生，本文简单介绍了航空发动机复合材料的发展状况，以及主要的发展趋势，分析了发动机材料的各自独特的特性，并突显了复合材料在航空发动机发展中重要地位，为未来航空发动机的相关研究和研发奠定基础，使航空发动机相关制造工艺上再上一个新台阶。

[关键词]：发动机 C/C CMC 陶瓷基复合材料

中图分类号：V250.1 文献标识码：A 文章编号

1.引言

科学技术迅速发展，特别是尖端科学技术的突飞猛进，对材料性能提出了越来越高、越来越严和越来越多的要求，传统的单一材料已不能满足实际需要。这些都促进了人们对材料的研究逐步摆脱过去单纯靠经验的探索方法，而向着按预定材料的研究方向发展。此时，复合材料就应运而生。

2.发动机复合材料

飞机、发动机结构材料家族中，复合材料是新成员。它是现代科学技术不断进步的结果，也是材料设计方面的一个突破。它综合了各种材料如纤维、树脂、橡胶、金属、陶瓷等的优点，按需要设计、复合成为综合性能优异的新型材料，复合材料已成为21世纪航空结构的支柱性材料。

2.1 碳/碳复合材料

1958年美国Chance-Vought航空公司科研人员在测定碳纤维增强酚醛树脂基复合材料中的碳纤维含量时，由于实验过程中的操作失误，聚合物基体没有被氧化，反而被热解，意外地得到了C/C复合材料，从而诞生了C/C复合材料。

80年代初，美国就开始研制碳/碳涡轮盘和涡轮叶片，以后又先后进行了F100飞机发动机的燃烧室和喷管试验，JTD试验机低压整体涡轮盘及叶片试验（运行温度为1649，比高温合金涡轮盘高出555），还进行了1760 地面超速试验。德国、俄罗斯和日本已相继成功研制涡轮外环和整体涡轮。此外，90年代初期，美国已在实施将碳/碳用于超高飞行器的飞机结构材料的计划，以实现飞行器全碳/碳株结构的设计和制造。

面对当今航空发动机对材料的要求的不断提高，C/C复合材料的发展方向为：（1）发展C/C的低成本快速致密化工艺。C/C复合材料的生产周期过长和致密化不均匀是影响其成本的主要因素，应该重视发展高效、高性能的致密化工艺；（2）加强涂层C/C在发动机工作环境下的试验考核研究。

2.2 树脂基复合材料

树脂基复合材料是由以有机聚合物为基体的纤维增强材料，通常用玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维增强体，经过特殊工艺加工而成的一种先进的复合材料。随着材料技术不断发展，各种先进树脂基复合材料在航空工业用量持续增加。它具有重量轻、强度高、耐介质、耐高温性能好、耐冲击性能强等一系列突出的特点，在日益发展的航空工业上广泛应用。

为适应新一代飞机对高性能材料的需要，各发达国家对先进树脂基复合材料的研究和开发都投入了大量的人力和物力，近几年来，在材料性能提高、工艺改进、成本降低等方面取得了重大的突破和发展。

近年来先进树脂基复合材料的发展主要围绕提高工作温度、改善湿/热性能、增大断裂韧性、降低制造成本等几个关键技术进行，航空发动机复合材料用高温树脂以聚酰亚胺（PI）为基础。其现状及发展趋势主要是：（1）提高耐热性，（2）提高冲击韧性，（3）低成本复合材料制造技术。

2.3 陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料在航空工业领域是一种非常有发展前途的新型结构材料。特别是在航空发动机制造应用中，越来越显示出它的独到之处。陶瓷基复合材料除了具有重量轻、硬度高的优点以外，还具有优异的耐高温和高温抗腐蚀性能。目前陶瓷基复合材料在承受高温方面已经超过了金属耐热材料，并具在很好的力学性能和化学稳定性，是高性能涡轮发动机高温区理想的极好材料。

20世纪初期，主要的陶瓷基复合材料产品是以或纤维增强的和基复合材料，用于制造静止零件，如加力筒体、燃烧室瓦片、喷嘴、火焰稳定器等以代替高温合金。

陶瓷基复合材料（CMC）的密度仅为高温合金的1/3～1/4，最高使用温度为1650。其“耐高温和低密度”特性是金属和金属间化合物无法比拟的，因此美、英、法、日等发达国家一直把CMC列为新一代航空发动机材料的发展重点，并投入巨资进行研究。

目前世界各国针对下一代先进发动机对材料的要求，正集中研究氮化硅和碳化硅增强陶瓷材料。并取得了较大进展，有的已开始应用在现代航空发动机中。例如美国验证机的F120型发动机，它的高压涡轮密封装置，燃烧室的部分高温零件，均采用了陶瓷材料。法国的M88-2型发动机的燃烧室和喷管等也都采用了陶瓷基复合材料。

3.结束语

本文通过对复合材料发展的介绍，并列举出碳/碳复合材料、树脂基复合材料和陶瓷复合材料的应用情况，以及技术工艺等情况，在航空发动机的发展道路上展现了复合材料的光芒。对今后航空发动机新型复合材料的研制、改进有一定的意义。

参考文献

[1] 兰天.俄第六代航空发动机新材料和新工艺[M].上海：科技大世界学出版社，2000.[2] 刘伯操.航空材料选用目录[M].北京：中国航空工业公司出版社，1995.[3] IRWIN STAMBLER.Europe has own technology base to compete with ATS program in us[J].Gas Turbine Wrold，1995，25（6）：26-29.The research and application of aeroengine

composite materials

Zhu Li Luo Yanchun Chen Yu Wang Xin

（Air Force Aviation University，Changchun 130022，China）

5.航空复合材料论文篇五

题目：金属基复合材料在航空领域的应用与发展

学院：化学与化工专业及班级：无机121 年级： 2012级学生姓名：严红梅学号： 1208110439 教

师：

张

煜

2014

年月

日

金属基复合材料在航空领域的应用与发展

严红梅

（贵州大学

无机121班）

【摘要】：介绍了金属基复合材料的构成、分类，以及性能特点分析了铝合金和钛合金复合材料的性能。讨论了金属基复合材料在航天器结构材料、热管理系统、电子封装、惯性器件、光学仪器和液体发动机中的典型应用。【关键字】复合材料，金属基，性能，应用。

引言

金属基复合材料（简称 MMC）是以金属、合金或金属间互化物为基体、用各类增强相进行增强的复合材料。它是复合材料的一个分支。近代科学高新技术的迅速发展，特别是航空和航天应用技术的发展，对材料的要求越来越高。除了要求材料具有高强度、高模量、耐辐射、低热胀、低密度、可加工性外，还对材料的韧性、耐磨、耐腐蚀及抗蠕变等理化性能提出种种特殊要求，这对单一的某种材料来说是很难都具备的。必须采用复合技术，把一些不同的材料复合起来，取其所长来满足这些性能要求。金属基复合材料就是在这样的前提下产生的。这些年来 MMC得到了广泛关注，并在航空和航天工程中取得了应用的成果。据美国航天局预测：金属基复合材料将成为本世纪空间战、卫星和空间飞行器的主要结构材料[1]。正文

1金属基复合材料的分类

MMC 通常按增强相形态分为连续纤维增强 MMC 和非连续增强（颗粒、晶须、短切纤维）MMC两大类，最常用的增强纤维为碳纤维（Gr）、硼纤维、碳化硅（SiC）纤维、氧化铝（Al2O3）纤维。晶须和颗粒增强体有碳化硅、氧化铝、碳化钛（TiC）、氮化硅（Si3N4）等。MMC 也可以按金属基体类型分类，分为铝基、镁基、铜基、钛基、钛铝互化物基等 MMC。其中铝基镁基 MMC 使用温度在 450℃以下、钛基和钛铝互化物基 MMC 使用温度 450～700℃，镍基钴基 MMC 可在 1200℃下使用。铝基 MMC 是各国开发的重点，我国亦已列入相关计划。连续纤维增强 MMC 中由于纤维是主要承力组元，而且这些纤维在高温下强度很少下降，因此具有很高的比强度和比刚度，在单向增强情况下具有很强的各向异性。其中连续纤维增强钛合金基复合材料，已成为竞争力很强的高温结构材料。由于制造工艺复杂，且有些长纤维（如硼纤维）价格十分昂贵，基体仍起到主要作用，其强度与基体相近，但刚度、耐磨性、高温性能、热物理性能明显增强，制造工艺也相对简单，技术难度较小，可以在现有冶金加工设

备基础上工业化生产，成本较低。例如，非连续纤维增强的铝基复合材料开发已比较普遍，但它的增强作用也主要是体现在重量的降低和刚度的提高。

2金属基复合材料的性能特点

金属基复合材料集高比模量、高比强度、优良导热和导电性、优良尺寸稳定性和耐高温性能于一体，是近年来复合材料研究的热点。其具体性能取决于所选金属基体和增强材料的特性、含量和分布。

比强度和比模量

基体和增强相的直接增强和基体组织变化产生的间接增强，显著地增强了材料的强度和刚性。在金属基体中加入体积份数 30～50%增强材料后，材料强度和模量就会有显著增大。和未增强金属材料的性能比较

导热性和导电性

由于金属基体在 MMC 中含量通常很高，体积份数一般为 50～70%，因此它仍旧保持金属材料所具有的良好导热和导电性。采用高导热性增强材料（如超高模量碳纤维）增强后复合材料导热率有时比纯金属还高，因此非常适合制作集成电路底板和封装件，将电子部件的热迅速散发出去。优良的导电性能，使它具有其它类型复合材料缺乏的波导功能。

尺寸稳定性

许多增强材料既具有很小的热膨胀系数（甚至是负值热膨胀系数），同时又具有很高的模量用这些材料增强的 MMC 可以使热膨胀系数明显下降，并且达到很高的模量，因此十分有利于航天部件在大幅度温度交变环境中，保持良好的尺寸稳定性，使部件实现高精度，高效率。

耐高温性能

MMC 高温性能通常优于金属材料，特别是在连续纤维增强时，由于纤维起主要承载作用，很多增强纤维在高温下强度很少下降，因此许多 MMC 的高温力学性能可保持到金属熔点，这和普通金属材料（如铝合金、钛合金）随着温度升高，强度迅速下降的特点形成鲜明对比。

可焊接性

MMC 可以采用传统的电弧焊（如气体保护焊）进行焊接，这是它和其它类复合材料加工性的显著区别。其焊接性能和基体合金类似，主要区别在于其熔池具有很高的粘度，在焊接横截面大的零件时，熔池的高粘度会阻碍零件焊透，因此必须开焊接坡口。MMC 的可焊性不仅可以用来连接结构件，而且用来补焊和修复铸件缺陷，使 MMC 具有更好的可加工性。

3在航天器上的应用

由于金属基复合材料强度、刚度、疲劳性能、热性能等良好的性质，在过去 30 年中已经受到了航天应用领域极大的关注。正如在参考文献中描述的，航空航天工业需要减轻太空推进系统和航天结构重量，金属基复合材料可提供一些潜在的优点来达到这个目的。此外，这种材料还经常伴随着良好的热传导性和低密度等特性，因此具有了高比强度和比刚度，低热膨胀系数(CTE)等优点，并且有可能根据特定应用要求来设计其性能。由于这些吸引人的性质，金属基复合材料已经被用在一些重要的航天应用中，包括航天飞机轨道器的结构管件、哈勃太空望远镜的天线波导竿，通讯卫星装置中的热管理。

结构材料

MMC 用作航天器结构材料，具有超过聚合物基复合材料的一系列性能优点（耐高温能力，老化性能、出气量、抗辐射和抗原子氧、抗热冲击、导热率、尺寸稳定性、表面缺陷敏感性等）。从上世纪 80 年代以来的一系列应用已经充分展示了它的效益。然而由于成本原因，直到现在它的应用仍限定在较小范围内。MMC 在航天中的最早应用是美国航天飞机，它的轨道器中段机身主隔框、翼肋桁架、框架稳定支柱、前起落架、制动拉杆支柱，共使用了 243 根 B/Al 复合材料管形支撑件，用体积含量 60%的单向硼纤维增强铝制成，纤维方向平行于外加载荷方向，刚度好，比铝合金减重 145kg，质量比铝合金轻 45%，效益十分显著（见图 11）。继后前苏联开发的“暴风雪”号航天飞机的卫星支架，也采用了 B/Al 管材焊接而成的桁架结构，轮廓尺寸 3m×3m，可同时放置三颗卫星。所用的硼纤维直径1400µm，在钨芯上用气相沉积法制成，断裂强度 3500MPa、弹性模量 400MPa。制成的复合材料桁架重 100kg，比钛合金轻 50～60kg，在性能方面和美国大体相当。

MMC 用作航天器天线、太阳电池阵桁架等结构也取得了成功。美国的哈勃太空望远镜的高增益天线杆结构，需要非常高的轴向刚度和极低的热膨胀系数，以保障反复出入太阳直射条件下保持尺寸稳定性。它采用 P100 超高模量碳纤维（体积分数 40%）增韧的铝 6061 基 MMC，采用扩散粘结工艺制造。杆长 3.66m，杆全长的尺寸偏差仅±0.15mm，确保了太空机动飞行时天线的方位。另外它还由于具有良好的导电性能，从而提供了波导功能，保障了航天器和天线反射器之间的电信号传输，整个部件比碳/环氧材料轻 63%。为先进太阳电池阵展开机构研制的非连续增强复合材料可折叠大梁、中空长螺杆、特形螺母、导向摇臂，是 MMC 在航天器中的一个重要应用尝试。4.2 热管理系统和电子封装

火箭和卫星热管理系统是 MMC 的另一项重要应用，包括计算机芯片基片、大功率半导体设备和远程通信的微波元件封装。这类应用要求封装材料热导率在 4～7×10-6/K 范围

内，以保证和半导体材料及陶瓷基片的热导率匹配。非连续增强 SiC（体积份数≥50%）/Al 基复合材料具有优异的匹配性。已成为当前最佳的热管理材料。从 90 年代起已在一系列先进航天器上正式应用。如美国“摩托罗拉”公司的“铱星”，“全球定位系统”（GPS）“火星探路者”和“卡西尼”深空探测器等，取代以前采用的高密度低导热率 Cu/W 合金后，重量减轻约 80%，无论是军事效率，还是经济效益和社会效益都十分可观。MMC 本身不会漏气，而且可用焊接的连接工艺确保连续处密封，这为制成密封舱体提供了先决条件，并在电源半导体封装、微波模型上得到应用。DSCS-III 军事通信卫星等，使用了超过 23kg 的镍基复合材料用于微波封装。已研发生产的石墨颗粒增韧的铝复合材料，除了具有高的比导热率外，热膨胀系数明显降低，且各向同性，将使不连续增韧铝复合材料电子封装在太空应用中继续得到发展。

液体火箭发动机

采用 MMC 对于减轻液体火箭发动机重量和降低成本都具有显著作用，目前已受到各国重视。美国国防部和航空航天局联合提出的一项为时 15 年的改进航天推进系统性能的（IHPRPT）中，提出要使液体发动机推重比提高 60%，成本降低 20%。采用 MMC 是其重要措施之一，已开展了一系列研制和演示试验。重点是下列三类部件用的铝基复合材料。第一类是在中温下有很高刚度的部件，如法兰盘、推力室、夹套、支承结构，模量>220GPa，目前使用的是 Ni 基超级合金；第二类是较高温度下工作（≯260℃）的部件，如涡轮转和定子、外壳、高温推进剂管线等。单级泵材料强度要求为 862MPa，目前为 Ni 基超级合金；第三类是低温推进剂泵部件，包括泵体、叶轮、导流轮、导流片等，需要采用可以在-244℃下工作、强度范围 675MPa，延伸率>6%，密度<4g/cm3，热膨胀系数较低且可控的 MMC 材料代替目前的锻造 Ti 合金。目前正在根据上述目标开发各种铝基复合材料，并采用近净形加工方法。其关键技术在于控制颗粒体积份数和均匀分布。研究中的有颗粒和短纤维增强铝基 MMC，前者强度已达到 620MPa 的较高水平。针对液氧泵和管线部件的相容性要求，正在研制铜基 MMC 材料，要求 260℃下强度达 413MPa，密度<7.5g/cm3。在某些发动机部件中还正在开发镍基 MMC。【结论】

金属基复合材料已在航天系统中使用，如航天飞机轨道器和哈勃太空望远镜。虽了解各种金属基复合材料的工艺/特性的关系中得到了一系列的进展，但金属基复合材料工艺复杂，制造成本高，仍然没有被航天业广泛地接受。在发展新的航天系统中成本已经成为不得不考虑的因素，因此在将来开发时，必须集中在价格适宜、质量高的材料。另一方面，金属基体

优秀的任性和良好的耐空间环境性能是 MMC 具有优异性能的基础，加之它在很大程度上可以借鉴或沿用金属材料和树脂基复合材料工艺技术，这都决定了 MMC 在航天领域更加广阔的应用前景。

参考文献

6.航空耐高温材料综述- 篇六

摘要：现在的航空耐高温材料都围绕着解决高速飞行而进行巨大的研究工作，由于高速飞行的发展，无论是飞行器表面还是内部动力装置都带来了高温问题。因此对于材料的耐高温性能有更高的要求，本文重点介绍几种发动机常用耐高温材料。

关键词：耐高温、镍基合金、钛基合金、航空发动机一．耐热材料发展的简述：

早在1820年，法国Faraday Stodart和Borthiu分别研制出铁—镍、铁—铬合金。1902年在法国发展了镍铬钢，当时都作为抗腐蚀材料的用途，1912年德国Kruppt获得了两种镍铬钢的专利（铁素体钢 0.15%C、14%Cr、1.8%Ni；奥氏体钢 0.25%C 20%Cr 7%Ni）它们都是现在耐热不锈钢和Fe基耐热合金的基础。在镍铬钢发展的年代里，1910年美国Haynes研制了钴基合金，由于钴基合金具有高的硬度，当时主要呗用作切削工具等。直到30年代里，人们对钴基合金的耐高温性质有了新的认识,并在蒙氏合金的基础上发展了镍基合金。这就是后来被广泛应用在燃气涡轮叶片等材料的钴基合金与各种镍基耐热合金的开端。

地面燃气涡轮动力在工业上的发展，在30年代里有力的推动了耐热材料的发展。Fe基耐热合金是当时用作涡轮盘和叶片的主要材料。40年代初钴基合金铸造问题的改进与镍基合金高温强化问题的解决，从材料上提供了航空燃气涡轮发展的条件。

二次大战以后，随着航空喷气动力技术的迅速发展，各国对耐热合金材料相继进行了大量的研究和改进，在原有基础上不断提高镍基钴基合金的高温性能；在陶瓷、金属陶瓷以及高熔点的金属材料领域展开了广泛的研究工作。二．现代航空耐高温材料

现在的航空耐高温材料都围绕着解决高速飞行而进行巨大的研究工作，由于高速飞行的发展，无论是飞行器表面还是内部动力装置都带来了高温问题。提高发动机的推理与有效工作系数，需要提高工作温度或压缩比，比如：涡轮喷气发动机的进气温度从815度升高到1040度，推理相应增大30%--40%。这就使材料面临着高温高应力的问题，增大压缩比就需要材料在更高的温度下保持现有的抗蠕变性能。自飞机问世至2O世纪60年代初。航空发动机材料主要采用钢材和铝材，钢材主要用于发动机的齿轮、涡轮轴、涡轮盘、燃烧室外壳等一些主要承力部件的制造；而铝基材料则主要用于压气机叶轮、叶片、油泵壳体等部件。由于各部件所处工作环境不同(温度、受力等)，因此，其材料的组分也不同。但这两类材料自身的刚度、强度等固素，限制了人们对发动机性能的更高要求，特别是严重影响了发动机推重比的提高。

此外铝基材最的的提点就是易腐蚀，严重影响了发动机的使用寿命，为解决这些问题开始研制采用镍、钛合金来制造发动机主要部件，镍基主要制造火焰筒、涡轮叶片等部件，钛基材料主要用来制造压气机盘和叶片等部件。此外在60年代国外研制的涡轮发动机，在追求高性能研制思想的指导下，变出要求高推重比、高增压比和高涡轮前温度。由于材料方面研究相对落后。造成发动机的结构故障显著增加。70年代初期，C／C复合材料开始出现．这是一种新型的特种工程材料。除了具有石墨的各种优点外。强度和冲击韧性比石墨高5—1O倍．刚度和耐磨性高，化学厦足寸稳定性好，适于高温技术领域。准备用于制造加力燃烧室筒、叶片盘整体结构、涡轮厦尾啧管等部件。但其研制、应用进展缓慢。

三．镍基合金

在整个高温合金领域中，镍基高温合金占有特殊重要的地位。与铁基和钴基高温合金相比，镍基高温合金具有更高的高温强度和组织稳定性，广泛应用于制作航空喷气发动机和工业燃气轮机的热端部件。在目前的先进发动机上，不仅涡轮叶片和燃烧室，甚至于压气机后几级叶片和盘也开始使用镍基高温合金.高温合金的发展动力直接来自于燃气涡轮发动机的发展。为满足航空汽轮发动机推力和效率的日益增长、工作温度不断提高的需要，一些新型高温合金和先进生产制造技术及工艺相继产生。涡轮叶片最高使用温度的提高一半得益于叶片设计，半得益于合金研发及工艺的进展，包括成分和结构的优化。从40年代到50年代中期，合金主要是通过成分调整来提高合金性能。50年代后期以后，合金性能主要以工艺的改进来不断提高，如真空冶炼、精密铸造，不但合金化程度可以进步提高，而且合金质量容易得到保证。进入6O年代，相继出现定向凝固、单晶合金、粉末冶金高温合金、定向共晶及机械合金化等新工艺，使合金性能不断提高

镍基高温合金的发展趋势是耐高温能力更强的单晶高温合金。单晶高温合金由于其优异的高温力学性能得到了广泛应用。至今，单晶高温合金已经发展到第四代。使用温度接近合金熔点80-9096的第三代镍基单晶高温合金代表了上个世纪末高温合金发展的最高水平。目前，更加优良的第四代单晶的研制已经取得了初步进展。

镍基高温合金在高温合金的发展中占有重要地位，目前主要的研究对象是耐高温能力较好的单晶合金，主要是添加铂族元素的镍基单晶高温合金。金属间化合物，共晶，陶瓷等材料由于自身性能限制未能应用于航空发动机制造行业。

航空发动机盘用镍基超合金

该类合金的发展目标是通过增加添加元素，使其具有更高使用温度。新近发展的一种蠕变及疲劳性能更优良的镍基合金，其成分为 Ni-20Cr-1.5Ai-3-Ti-4.5Mo-13.5Co。最初采用真空感应熔炼(VIM)和真空电弧重熔(VAR)制备此合金。由于合金出现成分偏析白斑和碳化物聚集导致盘件寿命降低，美国特种金属公司(SMC)改用VIM 和电渣精炼才消除了这些缺陷，未来更新的发动机要求使用材料的温度和强度更高。最初用于叶片的Udimet720合金Ni-16Cr-2.5AI-5Ti-3Mo-14.7Co-1.25W)需采用粉末冶金方法才能制备成大型盘锻件，而现在SMC通过对熔炼和精炼工艺，以及锻造工艺的研究改进，已成功地制备了250mm直径的锻坯，并且用在了民用和军用机的发动机上。Inconel 7l8SPF可超塑成型的镍基合金

该合金成分与标准的(AMS5596)Inconei7l8合金相同，含50％Ni，17％Cr，0。6％Al，1％Ti，30％Mo，5％Nb，余量为Fe。但合金也有自己的标准AMS 5950，其主要差别是要求用最佳的热变形得到细的晶粒度，与普通Inconei718合金相比，细晶可超塑成型的Inconei718SPF合金疲劳寿命提高100倍，而且充分利用超塑成型技术更容易制成形状复杂，高温下比强度高，制造成本低的元件。因为最初的超塑成型技术主要用于铝和钛合金。Inconei718SPF超塑成形合金代表着材料超塑成形技术领域的最新进展。

Allvac718+是一种新型的析出硬化型镍基高温合金，可以在704摄氏度时仍保持极好的强度和持久性能。这种合金具有Waspaloy合金所具有的耐高温性能和热稳定性，同时保留了标准718合金的加工特性。此外，由于具有较低的内在原料成本，7l8合金比Waspaloy合金在成本上有优势，而且还有改良的热加工性和焊接性能，使成品零件具有较好的成材率。718+合金的强化相

718+合金中的主要强化相为γ，其体积分数随δ相的量不同，范围为19.7％～23.2％。γ相强化合金如Waspaloy和Rene41在高温下均比γ相强化合金如718具有更好的稳定性。这是由于γ相在650℃--750℃的温度范围内生长迅速，而且部分分解以平衡δ相。研究718+合金中的γ相表明其中铌和铝含量很高，与在Waspaloy和Rene41中的非常不同。这可以说明其独特的析出行为和强化效应。718+合金中含有δ相，在热力学处理过程中对合金的持久性能、缺口塑性以及调节显微结构都很有利。然而，δ相的体积分数与718合金相比非常少，并且在高温时以非常缓慢的速率趋于稳定。718+合金中也存在一些γ相，但数量较低，小于7％。

四．钛合金

钛合金在现代飞机上的应用越来越广泛,尤其是在高性能战斗机的风扇叶片、压气机叶片、盘、轴、机匣、骨架、蒙皮、机身隔框和起落架大都需要钛合金。在航天工业中,使用钛及其合金制造燃料储箱、火箭发动机壳体、火箭喷嘴导管、人造卫星外壳等。所以,现代航空航天工业中钛被称为不可缺少的太空金属钛是同素异构体，熔点为1668℃，温度低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；高于882℃时呈体心立方晶格结构，称为β钛。通过添加合金元素，使其相变温度及相分含量改变，可得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金可分为三类：α钛合金(TA)、(α+β)钛合金(TC)和β钛合金(TB)。其中，钛合金的切削加工性最好，(α+β)钛合金次之，β钛合金最难加工钛及其合金的主要特点是：

(1)比重较小，仅约为铁的一半稍高；

(2)强度较高，可与钢铁相匹比，而比强度则是目前金属材料中最高的；

(3)耐腐蚀性强，无论在大气、海水中以及在含硝酸和氯气的氯化介质中，其抗蚀能力都相当高，抗应力腐蚀的能力也很强；(4)加工成型以及焊接等工艺性能也相当好。航空用钛合金

钛及钛合金因密度小、比强度高、耐海水及海洋大气腐蚀、无磁、透声、抗冲击震动、可加工性好等优异综合性能，是一种理想的航空及非航空用金属材料，世界主要发达国家如俄、美、日等对钛合金的研究应用均十分重视，使钛合金取得了明显的应用。

从20世纪50年代开始，钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。如美国的客机波音777含钛合金的量为7％，最先进的波音787客机为15％，欧洲的空客A380客机为10％，运输机C-17为10.3％，战斗机F-4为8％，F-15为25.8％,F-22为39％,F-22四代战斗机用钛量为41％,F-119发动机用钛量为40％。

由此可见，超级大国的空中优势和海上霸权都是以强大的钛工业为基础的。他们在大力发展常规钛合金应用的同时，也注重研究新型钛合金，如美国的Alloy C阻燃钛合金、Timet LCB和Timet62S低成本钛合金；俄罗斯的BT22、BT36等，并形成了490 MPa、585 MPa、686 MPa和785MPa不同强度级别的专用船用钛合金系列。

我国钛合金研究已有40多年的历史，起源于航空，仿制了许多钛合金，而真正独立研制的钛合金是从20世纪70年开始，如沈阳金属所的550℃高温钛合金Ti55、600℃高温钛合金Ti60等；北京有色金属研究院的高强高模钛合金HE130等；北京科技大学的高Nb-TiA1合金等。西北有色金属研究院是我国钛合金研究的专业化研究院所，建院近40多年来，不仅仿制了众多的钛合金，并使

合金批量化规模化生产、应用，也创新研制了30多种新型钛合金，如具有我国自主知识产权的Ti75、Ti-B19、Ti31、Ti91、TC21、CT20、Ti12LC、TP650等等，其中部分新合金也得到批量化生产和应用，取得了良好的成绩。已形成了高温钛合金、阻燃钛合金、超高强钛合金、钛基复合材料、强韧性损伤容限钛合金、低温钛合金、超塑钛合金、船用钛合金、医用钛合金等。

航空发动机压气机叶片、盘和机匣等零件要求在室温至较高的温度范围内具有高的瞬时强度、持久强度、高温蠕变抗力、组织稳定性和高低周疲劳性能。α 型和近α 型钛合金具有良好的蠕变、持久性能和焊接性，因此适合于在高温环境下使用。近β型和β型钛合金尽管在室温至300℃左右具有高的拉伸强度，但在更高的温度下，合金的蠕变抗力和持久性能急剧下降。α+β型钛合金不仅具有良好的热加工性能，而且在中温环境下还有良好的综合性能。按照发动机零件的使用环境和对材料的性能要求，α型、近α型和α+β型钛合金更能满足发动机的工作要求。经过半个世纪世界各国钛合金研究工作者的努力，目前固溶强化型航空发动机用高温钛合金的最高工作温度已由350℃提高到了600℃

我国于20 世纪70 年代开始研制航空发动机用高温钛合金目前在我国航空发动机上获得应用的主要是α+β型钛合金，工作温度均在500 ℃以下。更高温度使用的近α型钛合金(如600℃高温钛合金)尚处于研发阶段，未获得应用。我国在航空发动机上使用的工作温度在400℃以下的高温钛合金主要有TC4，TC17，应用于发动机工作温度较低的风扇叶片和压气机第1，2 级叶片，TC6 的用量较少，主要用于发动机紧固件。500℃左右工作的高温钛合金有TC11，TA15 和TA7 合金，其中TC11 是我国目前航空发动机上用量最大的钛合金当工作温度达到500 ℃以上时，钛合金的蠕变性能和热稳定性的重要性愈加突出，而这2种性能之间往往存在矛盾，需要通过优化合金成分和控制显微组织使这2 个性能得以更好地匹配。目前，各国研制和使用的500 ℃ 以上高温钛合金均为Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系，最高使用温度已达到600 ℃，我国的600 ℃高温钛合金Ti60还处于研制阶段，尚未获得正式应用。

30年来，钛合金的操作温度已由300℃左右提高到600℃。具体地说，l948年时IMI318合金用在325℃，l958年时IM1550合金用在400℃，1965年时IMI 684合金用在600℃，l968年时IMI685合金用在520℃，l977年时IMI829合金用在550℃，1983年时IM1834合金用在600℃。

α+β型钛合金

早期的钛合金都是α+β型的，它们含有亚稳定的α和β两种添加剂，其特点是由两相等轴组织构成。这类合金的典型代表是IMI318(Ti-6AI-4V)，虽然它是美国最初开发的台金之一，但它至今仍是最广泛应用在不超过325℃ 温度下的钛台金，绝大多数燃气涡轮发动机的壳体部件、风扇盘和叶片、低级和中级压气机盘和叶片都是用该台金生产的，RB211和CFM56是其最好的例子。

另一种重要的α+β合金是IMI550(Ti-4Al-2Sn-4Mo-0.5Si),它的强度要比IMI318高一些，并且在400℃时显示出良好的抗蠕变能力

参考文献：

【1】【2】【3】【4】【5】章笑燕航空工业镍基高温合金.现代材料动态 2007.6 钛合金在航空航天领域中的应用赵树萍吕双坤钛工业进展 2002年第6期国外航空材料发展现状陈亚莉中国航空工业发展研究中心

7.航空复合材料论文篇七

1 在航空领域中的应用

航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多, 波音777飞机利用碳纤维做结构材料, 包括水平和垂直的横尾翼和横梁, 这两部分如果受损, 整个飞机在飞行的过程中就可能坠毁。这些材料被称为“首要的结构材料”, 所以对它们的质量要求极其苛刻。对于波音777飞机, 日本东丽公司是波音公司指定的唯一有资格的碳纤维制造商。欧洲空中客车也在他们的飞机上使用了大量的碳纤维, 东丽的TORAYCA碳纤维将被大量应用在新型客机A380上。

美国波音公司推出新一代高速宽体客机“音速巡洋舰”, 约60%的结构部件都将采用强化碳纤维塑料复合材料制成, 其中包括机翼。它比铝更加轻便, 但强度不相上下。据称, 这种复合材料在客机的各个部件中使用, 它使新型客机的飞行速度提高15%~20%。波音公司20世纪90年代初推出的波音777型客机就大量采用了这种新型材料, 比例约占飞机的10%。

美国波音公司于2007年7月初正式推出“绿色”喷气客机787 Dreamliner, 新机型将于2008年在日本的全日空航线上投入商业服务。787 Dreamliner新机型有几个创新的设计特征, 飞机绝大部分使用高科技塑料复合材料代替铝材质。飞机主要结构的50%左右, 包括机身和机翼均采用复合材料如碳纤维制作。由于机身整体采用复合材料制造, 从而无需使用1500块铝板材和4万~5万个紧固件。787 Dreamliner使用复合材料, 与传统的材料相比, 更为强固和轻巧, 使飞机提高了燃油利用效率。这种创新性的结构使飞机提高了运营经济性, 同时提高了耐用性。

空中客车A350中复合材料用量已接近总重量的40%。波音787的机翼和机身上使用复合材料超过了50%。波音787机型由于减少重量, 在燃料费用节约大约20%, 加上腐蚀等方面的费用节省更是惊人。据市场称, 波音和空中客车每年交付使用客机大约250~350架。可以预计, 未来碳纤维市场需求潜力非常巨大。

欧洲空中客车公司研制的世界最大民用货机A380F于2005年4月投入生产, 生产过程中更多地采用了碳纤维材料。A380F的中央翼盒采用了碳纤维增强塑料, 这种材料质量轻, 强度高。采用新型材料和高技术将使这种飞机在性能上比老一代大型飞机更具优势。预计首架A380F将于2008年投入运营。

2 在汽车领域中的应用

碳纤维材料现在也成为汽车制造商青睐的材料, 在汽车内外装饰中开始大量采用。碳纤维作为汽车材料, 最大的优点是质量轻、强度大, 重量仅相当于钢材的20%~30%, 硬度却是钢材的10倍以上。所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展, 并带来节省能源的效益。业界认为, 碳纤维在汽车制造领域今后的使用量会越来越大。据悉, 福特和保时捷生产的GT型赛车发动机机罩已全部采用碳纤维材料;奔驰的57S型轿车原来内装饰全部是木质材料, 现在则以碳纤维替代;通用的雪佛莱轿车底盘的内装饰材料也采用碳纤维;宝马公司将M6型轿车的顶篷全部采用碳纤维, 并进行技术处理, 使其保持金属材料的光泽。

梅赛德斯-奔驰新推出的SLR迈凯轮超级跑车运用的高强度碳纤维复合材料。该车最高时速可以达到334km/h, 0~100km的加速时仅为3.8s, 这款跑车能够具有如此超高速度, 除了采用强悍的动力系统和借鉴F1赛车设计理念外, 还由于高强度的碳纤维复合材料制成的车身大大降低了其整车质量在SLR迈凯轮超级跑车中, 车身几乎全部采用碳纤维复合材料制成。与钢材相比, 碳纤维复合材料的质量只有钢的50%, 而在碰撞中对能量的吸收能力却比钢或铝高出4~5倍。梅赛德斯-奔驰充分利用该材料的这些特性, 不仅降低了车身自重, 还可以为乘员提供最大限度的安全保障。设计者在SLR的前端结构中嵌入了两根620mm长的碳纤维纵梁, 作为车头碰撞缓冲部件, 在发生正面碰撞时, 碰撞能量可以被有效吸收, 从而确保乘员舱完好无损。不仅如此, 由于SLR的乘员舱也全部采用碳纤维复合材料制成, 当发生侧面或尾部碰撞时, 乘员也可以有充足的安全空间, 使人们在乘驾'公路上的F1赛车'时, 免去了许多后顾之忧。

法国汽车生产商标致公司于2007年8月初推出更轻量化的308 RC Z概念新车。塑料创新型应用使汽车更加轻量化, 全车大量使用了聚碳酸酯 (PC) 和碳纤维。全车将PC制作的后部挡风玻璃与大量碳纤维制作的车身组件组合在一起。汽车顶棚板即采用碳纤维制作。

日本东丽工业公司是碳纤维市场领先的生产商, 2005年拥有7400t/a能力, 至2006年达1.09万t, 包括在Soficar公司 (东丽工业公司和法国阿科玛公司70/30的合资企业) 中的份额。其后是东邦合成纤维公司 (拥有能力9100t/a) 、三菱合成纤维公司 (拥有能力3000t/a) 、Hexcel公司 (拥有能力2000t/a) 和氰特工业公司 (拥有能力1200t/a) 。美国波音公司为了研发梦幻喷射客机 7E7之所需, 与东丽签下18年的长期合约, 分批采购价值3300亿日元的碳纤维材料。东丽公司于2006年4月与波音公司签署一项合同, 向波音公司供应碳纤维复合材料, 于2021年用于波音公司新的中规模波音787 (B787) 飞机。碳纤维材料占B787用结构材料重量的一半, 相当于约30t。波音公司己接受了400架B787订单。

据英国材料技术出版物公司2006年底发布的研究报告, 碳纤维复合材料的价值将增长到2010年的136亿美元, 比2006年增长37%。该集团公司称, 由于碳纤维复合材料在航天、风能、海洋油/气生产、压力容器、军械和运动器械应用领域增长的驱动, 全球碳纤维工业趋于动态增长期的平衡状态。碳纤维复合材料工业全球现生产2.7万t碳纤维, 但2006~2010年需求将增长7000t, 增长26%。为满足这一需求, 世界碳纤维生产商将在今后3年内投资超过8亿美元, 使碳纤维能力增加78%。新增能力将会使价格下降, 但这将会刺激碳纤维进入现在以金属和玻璃纤维增强塑料 (GRP) 为主的应用市场。将为碳纤维工业提供第2个增长发展市场, 拓展更多的应用。

2006年, 世界碳纤维消费量按地区分布为:欧洲占30%, 北美占35%、日本占15%、世界其他地区占20%。美国、欧洲和日本是主要的消费地区, 但一些国家和地区如中国、中国台湾、印度也在推动需求的增长。

参考文献 (略)

8.航空复合材料论文篇八

关键词：金属材料工程；航空特色；创新型人才

中图分类号：G642.3文献标识码：A文章编号：1002-4107（2012）01-0033-03

特色专业是指高校在教学改革和专业建设过程中，在办学理念，人才培养目标、培养模式和培养质量等方面具有显著特色，培养的学生某些方面的素质和能力优于其他院校该专业学生，并得到社会的广泛认可、有较高声誉的专业[1-2]。随着我国高等教育由精英教育向大众化教育的转换，特色专业建设越来越受到重视。建设特色专业，已成为高校在高等教育大众化新形势下得以生存和发展的重要战略手段[3-5]。

温家宝总理在2006年全国科技大会报告中指出：自主创新是科技发展的灵魂，是一个民族发展的不竭动力，是支撑国家崛起的筋骨。没有自主创新，我们就难以在国际上争取平等地位，就难以获得应有的国家尊严，甚至难以自立于世界民族之林。创新型国家建设需要一大批具有创新精神、创新观念、创新意识、创新思维、创新能力的创造型人才。创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力[6-7]。教育是创造型人才培养的关键，在创新型国家建设中，教育起着基础性、先导性、全局性的作用。适应创新型国家建设对创造型人才培养的迫切需求，教育必须实现自身人才培养模式的创新，实现管理手段的创新，实现教育观念与理念的创新。如何实现这些创新，什么样的人才是创造型人才，是每个教育工作者必须努力解决的课题。

一、金属材料工程专业概况

南昌航空大学金属材料工程专业是根据1998年教育部本科专业设置要求，由南昌航空大学金属材料专业1952年创建的金属材料及热处理、腐蚀与防护等专业整合而成，该专业是我国航空、航天工业布点设置的首批材料热加工类专业，金属材料工程专业是江西省首批高校品牌专业，2007年被评为一般本科院校首批国家特色专业建设点。近60年来为我国航空、航天、国防工业和江西省地方经济培养金属材料工程及热加工领域的工程技术人才3000余人，其中航空、航天领域2000余人。

金属材料工程专业现有“材料科学与工程”一级学科硕士点和“材料学”、“材料物理化学”两个二级学科硕士点。其中，“材料学”和“材料物理化学”为江西省示范硕士点和江西省重点学科。金属材料工程专业还拥有“江西省材料科学与工程研究中心”、“江西省材料科学与工程产学研示范基地”、江西省“腐蚀与防护技术”高校重点实验室和南昌市金属材料及热处理重点实验室四个科研平台。

金属材料工程专业拥有一支结构合理、素质较高的师资队伍。专任教师42人，其中教授12人，副教授10人，具有博士学位的教师25人，博士生导师4人，硕士研究生导师23人。近5年，金属材料工程专业共获得省级优秀教学成果奖4项，省级精品课程5门，省部级科研成果奖3项，国家发明专利10余项，出版学术专著（或教材）3部，承担科研项目200余项，科研经费3000余万元，发表论文400余篇，其中被SCI、EI收录100余篇。

二、专业建设突出航空特色

根据南昌航空大学金属材料工程专业现状，以及目前国家一方面加强国防建设，一方面大力发展大飞机，更多学生毕业后会进入航空企事业工作，因此，在专业建设中突出航空特色专业建设符合时代发展的要求。通过到企事业单位调研，邀请航空领域专家研讨，学院多次组织讨论，形成了金属材料工程专业航空特色化建设思路。

金属材料工程专业航空特色化建设思路就是在金属材料工程专业建设中以“宽口径、厚基础、强能力、重航空”为指导方针，在培养方案中构建“一个重点、两条主线、三项原则”的人才培养模式。其中，一个重点是以重航空和创新能力培养为重点；两条主线指以培养学生金属材料理论基础和航空材料加工工程基础为主线；三项原则即根据“理论教学和工程实践相结合”的原则，强化实践环节；根据“产学研相结合”的原则，加强科研促教学；根据“传承知识与创新能力培养相结合”的原则，培养学生的创新精神。

三、围绕航空领域进行教学

（一）加强航空文化建设，凝练与弘扬航空精神

1.积极培育师生服务“大航空”的理念。学院多次组织开展“提高教育教学质量、情系航空服务航空”专题研讨活动，组织师生员工到航空企事业单位交流学习，选派青年教师到航空企事业单位挂职锻炼，选送学生到航空企业单位参观学习。近三年，学院每年都组织2—3次科研骨干教师和学工教师到航空企事业单位考察；每年选派3位教师到航空企业单位挂职锻炼；每年暑假选派30名左右本科生到航空企业单位参观学习。

2.弘扬航空精神，繁荣航空文化。学院邀请航空企事业单位专家来院为师生员工作主题报告、专题讲座，在学生中组织开展航空知识竞赛。近三年共邀请5位航空企事业单位专家来院就航空方面进行讲学，学院每年组织一次本专业学生航空知识竞赛活动。

（二）课程中增加航空方面知识点，加强航空特色教材建设

学院加大各专业航空特色专业课程的建设力度，修订有关航空航天特色课程的教学大纲；鼓励有关航空特色课程主讲教师按新的教学大纲撰写教学讲义及教案（含多媒体课件），由学院组织进行交流、展評和奖励。如在新修订的2008级教学大纲中，有19门课程增加了航空特色方面的内容；将专业选修课程“陶瓷导论（双语）”改为“先进陶瓷及其在航空中的应用（双语）”，新增“航空材料概论”和“航空材料腐蚀控制”两门专业选修课程；所有教师对航空特色课程的网络教学资源进行了更新。

鼓励具有丰富教学经验、学术造诣较高的教师积极承担规划教材建设项目。根据课程设置和课程体系改革的需要，结合航空特色内容，组织编写航空特色突出的系列化教材。如设立专项资金，资助一批体现航空特色的教材到有影响力的出版社出版，积极选用国内航空类专业课程的规划或获奖教材。

目前已在北京航空航天大学出版社出版了高等教育规划教材《工程材料及热处理》，正在组织教师编写《航空材料概论》，预计2012年出版，该专业课80%教材选用重点航空院校规划教材。

（三）促进学生实践性教学环节与航空项目的结合

不断进行专业实验课程内容和形式的改革，减少验证性实验项目数，增加设计性、综合性实验项目，加强开放实验室建设，使本专业实验室开放率达到80%以上，有综合性、设计性实验的课程达到课程总数的90%以上。组织有工程背景和实践经验的教师编写综合性、设计性实验课程大纲和实验指导书。

重点建设省级精品课程材料科学综合实验，材料科学综合实验是为了培养学生的开拓精神和创新能力而开设的一门综合实验课。综合实验试图在实验教学内容的改革上打破原有金属材料工程多个专业方向界限，以培养学生的创新能力为主线，实行跨学科的综合，创建新型的综合性实验课程，该实验教学改革获得校级教学成果一等奖。

学生开放性实验选题侧重与航空有关的实验，在课程设计、毕业设计等教学环节中，指导教师大都选择有航空特色背景的课题作为设计的题目，将产、学、研有机结合。如学生开放性实验选题60%是航空科研课题，学生毕业设计选题中航空科研课题超过80%，毕业实习、生产实习均选择到洪都航空工业集团、景德镇昌河飞机工业集团、南方航空动力公司等企业单位实习，每年选派5—10名学生到南方航空动力公司等企业单位进行毕业设计，并与深圳富士康集团合作开展校外实习基地建设和“3+1”人才培养模式相结合的探索，即前三年学生在校学习专业知识，第四年在深圳富士康集团进行毕业实习和设计。

（四）加强学生航空领域科研创新训练

大学生参加科研活动被普遍认为是一条有效的创新人才培养途径。美国麻省理工学院从1969年开始对本科生参与科研活动给予支持，几十年来已经有数千名学生参加，培养出一大批出类拔萃的人才[8]。从这个经验中可以看出，参加科研是创造型人才培养的重要途径。

学院结合“金属材料工程”国家特色专业建设点的建设，制定了金属材料工程专业优秀本科生科研实训环节的实施方案。设立专项资金，推进创新实践环节项目建设，学院每年拿出5万元资助10个科研创新项目，由教师提出适合学生做的与航空相关的科研实践课题，学院学工部门通过网络向学校二、三年级本科生发布课题信息，学生报名后由教师对报名的学生进行选拔，教师提供实验条件和科研课题。参加科研训练的学生必须向学院提交项目研究报告（学院提供格式要求），必须以学生名义发表一篇第一作者的论文。

此外，适当压缩课内课程教学的学时，增加学生课外科技活动的时间。鼓励学生参加多样化的课外科技创新活动，如数学建模竞赛、挑战杯赛、创业计划大赛以及校内的三小创新项目，为他们创造良好的环境和条件，并为学生配备了在产学研方面经验丰富的教师适时地加以引导。近年来，金属材料工程专业的学生80%以上参加了各类科技活动，特别是在“挑战杯”、“建模大赛”和“三小竞赛”等活动中取得了优异成绩。

四、航空特色化建设取得成果

近几年，金属材料工程专业航空特色化建设取得了较大成果，具体体现在以下几个方面。

（一）学生服务航空、献身航空的精神得到充分发扬

航空科技需要高素质的具有创造性和献身精神的人才，需要航空人具有刻苦攻关的能力和团结合作等优良品质。航空事业本身具有巨大的社会性、高科技性、高可靠性、极强的基础性等显著特点。通过加强航空文化建设，使学生认识航空、了解航空、热爱航空、献身航空，培养学生的专业感情和综合素质，帮助学生树立科技报国、航空强国的信念。特别是通过2009年暑假组织学生到贵州航空集团社会实践，使学生亲身体会到贵航人“献了青春献终身、献了终身献子孙”的无私奉献的航空精神，進一步增强对航空企业的认识，强化航空意识，增进航空情结。

（二）丰富了教师航空特色教学内容及研究，拓宽了学生的航空专业知识

通过课程教学和教材改革，教师航空特色教学内容及研究得到进一步拓展，教师上课内容更有针对性，编写的教材更切合航空领域以及工程实践，如教师罗军明2010年编写的高等教育规划教材《工程材料及热处理》中侧重航空材料及工程应用。近三年，专业教师承担与航空有关的科研课题50多项，经费2000多万元，许多教师都在课堂上将自己在航空领域科研课题的研究成果传授给学生，让学生了解最新航空科研动态。这些措施的实施使学生的航空专业知识得到较大拓宽。此外，教师不断加强航空特色创新型人才培养研究，近几年，获得与航空特色创新性有关的省级教改课题5项，尤其是教师严青松的“校外实习基地的建设和‘3+1’人才培养模式相结合的探索”获2010年省级教学成果二等奖。

（三）学生的实践能力和创新能力得到显著提升

通过各种实验、实践、科研创新训练和三小创新训练，学生的实践能力和创新能力得到显著提高，不少学生在这些活动中取得优异成绩。如杨波获2008年全国航空航天模型锦标赛1Kg级遥控油动模型飞机限时载运空投个人第一名，1Kg级遥控电动模型飞机载重空投个人第二名；教师陈乐平指导学生创新课题“高性能电子封焊模具的研制”获全国第十届挑战杯大学生科技作品竞赛二等奖；学生叶鑫杰等的“铝合金表面Cr2O3/金刚石复合膜层的制备”获第十一届全省挑战杯科技竞赛三等奖；学生李重阳申请授权专利10项。近两年，有十多位本科学生以第一作者在核心期刊上发表论文。

通过校外实习基地的建设和“3+1”人才培养模式相结合的探索，将校外“毕实毕设”工作和与先进企业开展联合办学相结合，探索了一条人才培养新模式，拓宽学生的就业途径，激发了在校大学生的专业热情和学习的积极性，促进了学风建设。

（四）到航空企事业工作的学生逐年增多，航空企事业对学生的满意度显著提高

通过以上措施，该专业具有明显的航空特色，学生具有较强的实践和创新能力，深受国内航空企事业单位的青睐。本专业与国内航空企事业单位保持密切联系，其中紧密合作的单位近几十家，建立了稳固的毕业生就业实习基地。每年到校招收该专业的人数三倍于毕业生人数，且待遇与国内211重点大学一样。通过校园招聘直接签约的毕业生占毕业生总数的75％以上。近三年来，该专业毕业生的就业率和就业质量一直稳居全国同类专业高校前列，本科毕业生就业率一直保持在99%以上。通过2010年走访用人单位，该专业学生赢得用人单位的一致好评。学院办学成果得到社会的广泛认可，跟踪调查显示，用人单位对毕业生的满意度超过97%。

参考文献：

[1]刘彬让.试论高等学校的特色专业建设[J].高等农业教

育，2008，(3).

[2]郭天太等.国家特色专业建设点——测控技术与仪器专

业的特色建设及凝练[J].化工高等教育，2008，（6）.

[3]张凤登，汪正祥.在确保共同基础的前提下发展自己的

专业特色[J].上海理工大学学报：社会科学版，2006，

(2).

[4]朱汝武.发挥特色优势建设精品专业[J].广西教育学院

学报，2007，(2).

[5]郑确辉.论高校特色专业建设[J].教育与职业，2006，

(30).