航空工程材料(第3版)（簡體書）

本書結合軍用及民用航空高職院校機電專業學生及相關專業技術人員的需求，深入淺出地介紹了航空工程材料的基礎知識、常用航空材料的牌號、性能及應用情況，包括常用黑色金屬材料、常用有色金屬材料、常用非金屬材料及一般的選材原則。在材料工藝方面，重點介紹了幾種常用的熱處理方法，並根據飛機維護及修理方面的需求，介紹了常用的無損探傷技術、零件表面防護技術等知識。本書還結合地勤人員的工作特點，敘述了航空油料等航空消耗材料的常用知識，強調了在飛機維修保養過程中應特別注意的一些事項。教材三級目錄見附件B。

程秀全，教授，畢業于西北工業大學，廣州民航職業技術學院專職教師，廣東省鍛壓學會會員，著作方向為金屬材料、複合材料、高分子材料、航空燃油等，主持兩項、以第二至第四排名參與六項國家自然科學基金，主持一項廣東省自然科學基金項目，參與2項廣東省重大專項和9項廣東省科技研發項目，主持6項航空企業、民航企業等橫向委託項目。

緒論……………………………………………………………………………………… 1

模塊1 金屬材料的力學性能………………………………………………………… 3

單元1 剛度與彈性……………………………………………………………… 3

單元2 強度與塑性……………………………………………………………… 4

1． 2． 1 強度…………………………………………………………………… 4

1． 2． 2 塑性…………………………………………………………………… 5

單元3 硬度……………………………………………………………………… 6

1． 3． 1 布氏硬度……………………………………………………………… 6

1． 3． 2 洛氏硬度……………………………………………………………… 6

1． 3． 3 維氏硬度……………………………………………………………… 7

單元4 韌性……………………………………………………………………… 7

1． 4． 1 衝擊韌性……………………………………………………………… 7

1． 4． 2 斷裂韌性……………………………………………………………… 8

單元5 疲勞強度………………………………………………………………… 10

1． 5． 1 疲勞斷裂特徵………………………………………………………… 10

1． 5． 2 疲勞強度的測定及其影響因素………………………………………… 10

單元6 蠕變及蠕變-疲勞斷裂…………………………………………………… 11

習題和思考題……………………………………………………………………… 12

模塊2 金屬材料的基礎知識………………………………………………………… 13

單元1 金屬的晶體結構………………………………………………………… 13

2． 1． 1 晶體與非晶體………………………………………………………… 13

2． 1． 2 晶體結構基本概念…………………………………………………… 14

2． 1． 3 金屬的常見晶格類型………………………………………………… 15

2． 1． 4 金屬的實際晶體結構………………………………………………… 16

單元2 純金屬的結晶…………………………………………………………… 19

2． 2． 1 純金屬的冷卻曲線和過冷現象………………………………………… 19

2． 2． 2 純金屬的結晶過程…………………………………………………… 20

2． 2． 3 晶粒大小對金屬力學性能的影響……………………………………… 21

2． 2． 4 細化晶粒的方法……………………………………………………… 21

單元3 合金的相結構及二元合金相圖………………………………………… 22

2． 3． 1 合金的相結構………………………………………………………… 23

2． 3． 2 二元合金相圖………………………………………………………… 26

單元4 金屬的冷、熱加工及再結晶……………………………………………… 33

2． 4． 1 金屬的塑性變形……………………………………………………… 34

2． 4． 2 變形金屬在加熱時組織和性能的變化………………………………… 37

2． 4． 3 金屬的冷、熱加工……………………………………………………… 39

習題和思考題……………………………………………………………………… 40

模塊3 鐵碳合金……………………………………………………………………… 42

單元1 鐵碳合金及其相圖……………………………………………………… 42

3． 1． 1 工業純鐵及其特性…………………………………………………… 42

3． 1． 2 鐵碳合金的基本相…………………………………………………… 43

3． 1． 3 鐵碳合金相圖………………………………………………………… 44

3． 1． 4 鐵碳合金相圖的應用………………………………………………… 51

單元2 碳鋼……………………………………………………………………… 52

3． 2． 1 含碳量對鋼的組織和性能的影響……………………………………… 52

3． 2． 2 雜質元素對碳鋼性能的影響…………………………………………… 53

3． 2． 3 碳鋼的分類、牌號、性能及應用………………………………………… 53

單元3 鑄鐵……………………………………………………………………… 56

3． 3． 1 鑄鐵的分類…………………………………………………………… 56

3． 3． 2 鑄鐵的石墨化過程及其影響因素……………………………………… 56

3． 3． 3 常用的灰口鑄鐵……………………………………………………… 59

習題和思考題……………………………………………………………………… 61

模塊4 鋼的熱處理…………………………………………………………………… 64

單元1 鋼的熱處理原理………………………………………………………… 64

4． 1． 1 鋼在加熱時的組織轉變……………………………………………… 64

4． 1． 2 鋼在冷卻時的組織轉變……………………………………………… 67

單元2 鋼的退火與正火………………………………………………………… 73

4． 2． 1 鋼的退火……………………………………………………………… 73

4． 2． 2 鋼的正火……………………………………………………………… 74

4． 2． 3 退火和正火的選擇…………………………………………………… 75

單元3 鋼的淬火與回火………………………………………………………… 76

4． 3． 1 鋼的淬火……………………………………………………………… 76

4． 3． 2 鋼的回火……………………………………………………………… 80

單元4 鋼的表面熱處理………………………………………………………… 81

4． 4． 1 表面淬火……………………………………………………………… 81

4． 4． 2 化學熱處理…………………………………………………………… 83

習題和思考題……………………………………………………………………… 85

模塊5 合金鋼………………………………………………………………………… 87

單元1 合金元素的作用………………………………………………………… 87

5． 1． 1 合金元素在鋼中的存在形式及對基本相的影響……………………… 87

5． 1． 2 合金元素對鐵碳合金相圖的影響……………………………………… 89

5． 1． 3 合金元素對鋼熱處理的影響…………………………………………… 90

單元2 合金鋼的分類和編號…………………………………………………… 92

5． 2． 1 合金鋼的分類………………………………………………………… 92

5． 2． 2 合金鋼的編號………………………………………………………… 93

單元3 合金結構鋼……………………………………………………………… 94

5． 3． 1 合金滲碳鋼…………………………………………………………… 94

5． 3． 2 合金調質鋼…………………………………………………………… 95

5． 3． 3 超高強度鋼…………………………………………………………… 97

5． 3． 4 合金彈簧鋼…………………………………………………………… 99

5． 3． 5 滾動軸承鋼………………………………………………………… 100

單元4 合金工具鋼…………………………………………………………… 101

5． 4． 1 合金刃具鋼………………………………………………………… 102

5． 4． 2 合金模具鋼………………………………………………………… 103

5． 4． 3 合金量具鋼………………………………………………………… 105

單元5 不銹鋼………………………………………………………………… 106

5． 5． 1 不銹鋼的化學成分特點及合金化…………………………………… 107

5． 5． 2 常用不銹鋼………………………………………………………… 108

單元6 耐熱鋼及高溫合金……………………………………………………… 110

5． 6． 1 高溫性能指標……………………………………………………… 110

5． 6． 2 耐熱鋼……………………………………………………………… 112

5． 6． 3 高溫合金…………………………………………………………… 113

5． 6． 4 高溫合金在航空發動機上的典型應用……………………………… 115

習題和思考題…………………………………………………………………… 117

模塊6 有色金屬…………………………………………………………………… 119

單元1 鋁及鋁合金…………………………………………………………… 119

6． 1． 1 工業純鋁…………………………………………………………… 119

6． 1． 2 鋁合金的分類及牌號………………………………………………… 120

6． 1． 3 變形鋁合金………………………………………………………… 121

6． 1． 4 鑄造鋁合金………………………………………………………… 126

6． 1． 5 鋁合金在飛機上的應用……………………………………………… 127

6． 1． 6 鋁合金的表面防護處理……………………………………………… 128

單元2 鈦及鈦合金…………………………………………………………… 132

6． 2． 1 工業純鈦的基本特性………………………………………………… 132

6． 2． 2 鈦合金……………………………………………………………… 132

6． 2． 3 鈦合金的應用……………………………………………………… 135

單元3 鎂及鎂合金…………………………………………………………… 135

6． 3． 1 鎂及鎂合金的基本特性……………………………………………… 136

6． 3． 2 變形鎂合金………………………………………………………… 136

6． 3． 3 鑄造鎂合金………………………………………………………… 137

6． 3． 4 鎂合金的應用領域…………………………………………………… 138

單元4 銅及銅合金…………………………………………………………… 139

6． 4． 1 工業純銅的特點和應用……………………………………………… 139

6． 4． 2 銅合金的特點和應用………………………………………………… 139

習題和思考題…………………………………………………………………… 142

模塊7 高分子材料………………………………………………………………… 143

單元1 高分子材料的結構與分類……………………………………………… 143

單元2 高分子材料的基本性質及應用………………………………………… 145

7． 2． 1 高分子材料的基本性質……………………………………………… 145

7． 2． 2 高分子材料的應用…………………………………………………… 147

單元3 航空塑料……………………………………………………………… 148

7． 3． 1 塑料的組成、特性和分類…………………………………………… 148

7． 3． 2 常用的航空塑料……………………………………………………… 149

單元4 航空膠黏劑…………………………………………………………… 151

7． 4． 1 膠黏劑的組成……………………………………………………… 152

7． 4． 2 膠黏劑的特點……………………………………………………… 152

7． 4． 3 常用航空膠黏劑……………………………………………………… 153

7． 4． 4 膠黏劑使用注意事項………………………………………………… 154

單元5 航空橡膠……………………………………………………………… 154

7． 5． 1 橡膠的組成………………………………………………………… 155

7． 5． 2 橡膠的性質………………………………………………………… 155

7． 5． 3 橡膠的種類………………………………………………………… 156

7． 5． 4 橡膠在飛機上的應用………………………………………………… 156

習題和思考題…………………………………………………………………… 158

模塊8 複合材料…………………………………………………………………… 159

單元1 複合材料的分類和特點………………………………………………… 159

8． 1． 1 按增強相的結構形態與特徵分類…………………………………… 159

8． 1． 2 按基體相材料分類…………………………………………………… 161

單元2 金屬基複合材料………………………………………………………… 162

8． 2． 1 金屬基複合材料的種類與一般特性………………………………… 162

8． 2． 2 增強相及其典型性能………………………………………………… 164

8． 2． 3 金屬基複合材料製備工藝…………………………………………… 165

8． 2． 4 金屬基複合材料的應用……………………………………………… 170

單元3 樹脂基複合材料………………………………………………………… 173

8． 3． 1 樹脂基體…………………………………………………………… 174

8． 3． 2 增強纖維…………………………………………………………… 175

8． 3． 3 結構成形工藝……………………………………………………… 177

單元4 複合材料的修理………………………………………………………… 180

8． 4． 1 修理方法的類型……………………………………………………… 180

8． 4． 2 修理前的準備工作…………………………………………………… 182

8． 4． 3 修理方法和材料……………………………………………………… 184

8． 4． 4 損傷區的確定及相關清除工作……………………………………… 185

8． 4． 5 損傷表面的預處理和錐面打磨……………………………………… 187

8． 4． 6 蜂窩芯和鋪層的更換………………………………………………… 188

8． 4． 7 固化前的準備工作…………………………………………………… 189

8． 4． 8 表面塗漆…………………………………………………………… 189

8． 4． 9 先進複合材料的固化修理…………………………………………… 189

習題和思考題…………………………………………………………………… 192

模塊9 其他航空非金屬材料及航空消耗材料……………………………………… 193

單元1 陶瓷材料與紡織材料…………………………………………………… 193

9． 1． 1 陶瓷材料…………………………………………………………… 193

9． 1． 2 紡織材料…………………………………………………………… 194

單元2 絕緣材料與絕熱材料…………………………………………………… 195

9． 2． 1 絕緣材料…………………………………………………………… 195

9． 2． 2 絕熱材料…………………………………………………………… 197

單元3 密封材料與航空塗料…………………………………………………… 198

9． 3． 1 密封材料…………………………………………………………… 198

9． 3． 2 航空塗料…………………………………………………………… 200

單元4 航空燃料與航空液壓油………………………………………………… 203

9． 4． 1 航空燃料…………………………………………………………… 203

9． 4． 2 航空液壓油………………………………………………………… 205

單元5 航空潤滑油與航空潤滑脂……………………………………………… 206

9． 5． 1 航空潤滑油………………………………………………………… 207

9． 5． 2 航空潤滑脂………………………………………………………… 209

單元6 航空清潔劑與航空防冰液……………………………………………… 210

9． 6． 1 航空清潔劑………………………………………………………… 211

9． 6． 2 航空防冰液………………………………………………………… 212

習題和思考題…………………………………………………………………… 212

模塊10 零件的選材、失效與金屬表面處理………………………………………… 214

單元1 零件的失效…………………………………………………………… 214

10． 1． 1 失效形式…………………………………………………………… 214

10． 1． 2 失效原因…………………………………………………………… 215

單元2 材料的無損檢測技術…………………………………………………… 215

10． 2． 1 射線探傷…………………………………………………………… 216

10． 2． 2 超聲波探傷………………………………………………………… 218

10． 2． 3 滲透探傷…………………………………………………………… 220

10． 2． 4 磁粉探傷…………………………………………………………… 221

單元3 選材的原則、方法和步驟……………………………………………… 222

10． 3． 1 選材的原則………………………………………………………… 222

10． 3． 2 選材的方法和步驟………………………………………………… 224

單元4 金屬表面處理…………………………………………………………… 226

10． 4． 1 表面強化處理……………………………………………………… 226

10． 4． 2 表面防腐處理……………………………………………………… 227

10． 4． 3 表面裝飾處理……………………………………………………… 230

習題和思考題…………………………………………………………………… 231

附錄A ………………………………………………………………………………… 233

參考文獻……………………………………………………………………………… 252