21世纪新材料

三、航空航天新材料的发展趋向
新材料应用的发展趋向向尖端领域迈进
新型航空航天器(尤其是军用航空航天武 器)的高性能、高推重比和高可靠性要求新材 料具有耐高温或低温 长寿命(或重复使用)、 轻质 低成本等一系列特性，复杂苛刻的应用 要求激励新材料技术必须登上更高的阶梯 如 美国为加速NASP的研制进程，组织了由5家 公司构成的聪台体，开发5种新型材誊=}今后 航空航天新材料将更多地向民用扩展。例如， 美国复合材料在民用运输机结构重量中的比 例至2000年将上升到65呖 。日前欧洲和日 本已将复合材料的市场转向民用飞机和民用 工程， 建筑、体育用品等民用领域中去。
新型电子材料和光学材料
当代微电子学和光学技术的发展在很大程度上依赖于新型电子材料和光学材料技术 的进步。化合物半导体材料给微电子和光学技术带来了新的希望，主要包括砷化镓(GaAs)、 砷镓铝(A1GaAs)、砷辣锢(InGaA~)、碲镉汞(HgCdTe)、礴化锢(InP)、礴砷镓铟 (InGaAsP)、锑化铟(InSb)等“ ．目前最有希望替代硅的是GaAs“”。欧溯认为InP比GaAs 纯度更高。HgCdTe是多光谱和高性能红外探测材料““ ”。目前美国正在寻求HgCdTe 的替代物，开发碲锰汞 (H~MnTe)和碲锌汞(HgZnTe)。超导材料近年来获得较大突破，新 型氧化物高温超导体(HTS，T。高达125K)材料发展更为迅速。美国科学界普遍认为，高 c超导材料在航天和电子学方面的应用前景极为乐观，特别是空间极易满足i00—140K的低 温，可使超导体首次得以方便地用F航天器内， 预计将在2^v3年内进行首次空间实验。采 用超导电子技术可以把超高速、超级计算机装于飞机和航天器内，这是要求巨大功率和庞 大冷却系统的常规半导体技术所无法做到的。据报遭，近期在块状、多晶HTS材料方面己 取得进展。目前在世界超导领域中，美、日居领先地位并将继续保持， 原苏联在HTS方 面也取得新进展。氟化物玻璃红外光纤材料是目前超低损耗光纤的核心， 以氟化锫(ZrF) 为主体的玻璃将成为下一代通信、制导光纤的主要材料 据认为，氟化物被璃距实用化目 标尚远，美 日、荚、法等国正加紧研究。此外，非晶态番金(又称金属玻璃)是异军突起的 磁性功能材料“”。
碳纤维与碳纤维复合材料
新科技三分钟《碳纤维复合材料》 新科技三分钟《碳纤维复合材料》.flv
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般 在90％ 以上。它是由有机母体纤维(粘胶、沥青、聚丙烯腈等含碳量较高、在热处 理过程中不熔融的化学纤维)经预氧化、碳化、石墨化等工艺制成。其主要用途是与 树脂、金属、陶瓷、水泥等基体复合，做成结构材料。碳纤维增强树脂基复合材料 (CFRP)为典型代表，其比强度、比模量等性能是现有结构材料中最高的。碳纤维在 20世纪50—60年代工业化，是应宇航工业对耐烧蚀和轻质高强材料的迫切需求发展 起来的。目前，有粘胶基、沥青基和聚丙烯腈(PAN)基三种原料体系的碳纤维，粘 胶基和沥青基碳纤维用途较单一，产量有限，PAN基碳纤维由于生产工艺较简单， 产品力学和高温性能优异，而且兼有良好的结构和功能特性，发展较快，已成为高 性能碳纤维发展和应用最主要和占绝对优势的品种，是当前碳纤维的主流，其产量 占90％ 左右。碳纤维主要用于高性能结构及功能复合材料，在航空、航天、兵器、 船舶及核工业等国防领域具有不可替代的作用，同时广泛用于体育休闲用品和产业 领域，是世界各国高度蕈视的战略性基础材料。
碳／碳复合材料
碳／碳复合材料主要特点是经防氧化处理后可在很高温度 (164942760℃)下m保持其性能(温度、模量和耐烧蚀性)， 因而 是一种理想的热结构材料， 可用于飞机刹车片，火箭喷管，航天 飞机、空天飞机或其他高超音速飞行器机体热结构， 面板， 发 动机高温构件等。碳／碳复台材料的今后发展方向主要包括：发 展高密度碳慕体： 发展高性能碳纤维， 发展预浸、编织、加工 工艺： 发展抗氧化保护体系：改进涡轮发动机构件和航天器热屏 蔽的性能 。
张立同.flv 陶瓷基复合材料 张立同.flv
陶瓷基复合材料具有高的模量、很高的耐热性和耐蚀性及优于陶瓷的韧性， 主要可用于飞机发动机涡轮进口端部件，航天或空天飞机机体热结构部件等， 使 用温度口可达1 400-- 1 700℃ 。这类复合材料日前处于开发阶段，接体主要包括 碳化硅， 氮化硅等。在生产方而法国居世界领先地位。所研制的碳／碳化硅(C／ Sic)和碳化硅／碳化硅(Sic／SIC)拟用于海尔梅斯(Hermes) 航天飞机机体盖板防 热结构。 陶瓷基复台材料的今后发展方向主要包括： 大量生产聚合物转化的陶瓷基体； 发展耐高温陶瓷纤维、·高强度陶瓷纤维和晶须；发展工艺、降低制造成本； 实 现加工自动化， 发展一体化设计
我国研制成功新型轻质航空航天材料.flv 新型高温高强度铝合金我国研制成功新型轻质航空航天材料.flv
在A1-SFe基体中加入Ce、 Mo、W 、Zr、V、Si等元素， 采用快速凝固技术，可太大提高铝合金的使用温度。最 近美国联合信号公司研制出8009台金，使用温度为 400℃，在318℃时最大抗拉强度仍可达276MPa， 可望用 于飞机、航天飞机和导弹部件，取代钛合金和钢
新材料技术的发展趋向
向结椅材料和功能材料并重、大力开发非金 属材料的方向控展； 向重点领域突破向高性能、耐极端环境、多 功能的材料方向发展； 向新概念、新设计 新工艺的方向发展。
四、结束语
新材料已经或将要为航 空航天的发展作出重要的贡 献，其作用无法替代。谁能 更快地开发和应用具有特定 性能的新材料，谁就拥有最 强大的技术潜力。展望未来， 航空航天新材料将会朝着多 用途，高性能，新工艺、低 成本和新概念的方向发展。
二、航空航天新材料的最新进展和发展趋向
高性能环氧复材应用亮点
适应航空、航天、军工等高科技领域的需要而发展起来的环氧树脂 高性能复合材料，已成为制造飞机、导弹、火箭、卫星及航天飞机的 关键性材料. 神五、神五航天器应用了大量高性能环氧树脂复合材料，航空航 天成为环氧树脂复合材料应用亮点，除该材料具有可靠的性能外，还 在于其本身重量很轻，能以最小动力将飞船送上天。高性能环氧树脂 复合材料最早是在各种飞机上展现功能的，美国20世纪60年代就开始 应用硼/环氧复合材料作飞机蒙皮、操作面等，由于硼纤维造价太贵， 70年代转向碳/环氧复合材料并得到快速发展。大致可分为3个发展阶 段，第1阶段应用于受力不大的构件，如各类操纵面、舵面、扰流片、 副翼、口盖、阻力板、起落架舱门、发动机罩等次结构上；第2阶段应 用于承力大的结构件上，如安定面、全动平尾和主受力结构机翼等； 第3阶段应用于复杂受力结构，如机身、中央翼盒等，一般可减重20～ 30%。目前军机上复合材料用量已达结构重量的25%左右，占到机体 表面积的80%。我国于1978年首次将碳—玻/环氧复合材料用于强—5 型飞机的进气道侧壁，20世纪80年代在多种军机上成功地将C/EP用作 垂直安定面、舵面、全动平尾和机翼受力盒段壁板等主结构件。
神奇的防热瓦
航天 机能 罩复使用的关键在于轨道器返同地面时 不被烧蚀轨道器再入托气 时，机翼前绿的温度会高达 l500V，其它温度屉低处世高选600“C．而机身材料铝蒙 皮的温度蛀高不得超过350C轨道器采用4种外部绝热材 料．园地制宜给各个部位 同的保护。头部和机强前缘用 碳基石墨织物的垒碳复合材料．外层甩经化学处理后的 碳化硅 最窖易产生高温的区域用耐高温附瓷防热瓦屏蔽 陶瓷防热瓦体内90％是空气．质量非常轻．放任手里感 觉就像章了一块泡沫塑料．而且它散热特SⅡ快 轨道器 上共贴有近30000片陶瓷肪热瓦．每片面积 6 方英寸。
航空航天上的新材料
材料科学与工程学院 2009级五班 2009级五班 王林200900150215 王林200900150215
来自百度文库
一 、前言
近年来新材料层出不穷， 近年来新材料层出不穷，材料是社会发展的物 质基础和先导，而新材料则是社会进步的里程碑。 质基础和先导，而新材料则是社会进步的里程碑。 材料技术一直是世界各国科技发展规划之中的一个 十分重要的领域，它与信息技术、生物技术、 十分重要的领域，它与信息技术、生物技术、能源 技术一起， 技术一起，被公认为是当今社会及今后相当长时间 内总揽人类全局的高技术。 内总揽人类全局的高技术。由于新材料在功能方面 的优越性，它已被广泛地应用到航空航天领域当中。 的优越性，它已被广泛地应用到航空航天领域当中。 下面，我们就看一下新材料在航空航天领域的应用。 下面，我们就看一下新材料在航空航天领域的应用。