具体描述
《中国航空材料手册》（第2版）是我国航空领域的一套大型工具书，共10卷，约1100万字。本书是其中一卷，包括铝合金和镁合金两篇。本书具有牌号齐全、内容详细的特点。每个牌号都翔实地介绍了材料的化学、物理及力学性能，并给出了详细数据。本书是从事航空航天设计及材料研究的工程技术人员的重要技术资料。
航空材料工程前沿探索：特种钢与高温合金应用实例解析 内容提要： 本书深入剖析了航空航天领域中，特种钢材与镍基、钴基高温合金的最新发展、材料性能、制造工艺及其在极端服役条件下的应用案例。全书分为四大核心部分，旨在为材料工程师、结构设计师及科研人员提供一套系统、前沿的工程化参考资料。内容严格聚焦于非铝、非镁合金体系，详尽阐述了它们在发动机热端部件、高强度结构件、先进复合材料基体等关键领域的技术挑战与解决方案。 --- 第一部分：航空特种钢材的性能优化与结构应用 本部分重点聚焦于那些在特定载荷、温度或腐蚀环境下表现卓越的特种钢材，它们是航空器结构安全和可靠性的重要保障。 第一章：高强度低合金钢（HSLA）的疲劳性能研究 本章首先回顾了30CrMnSiA、40CrNiMoA等经典钢种在航空起落架和连接件中的应用基础。随后，深入探讨了通过晶粒细化技术（如高能氮化处理）和表面完整性控制来提升其高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）寿命的最新研究成果。内容包括： 1.1 超细晶粒马氏体钢的变形机理与断裂韧性评估。 1.2 激光熔覆技术在关键承力部件表面抗磨损层的构建与性能表征。 1.3 极端低温环境下，高强度钢的脆性转变温度（DBTT）控制策略。 第二章：轴承钢与弹簧钢的先进热处理工艺 航空发动机和复杂机械系统中，高性能轴承和精密弹簧对材料的接触疲劳强度要求极高。本章详细介绍了： 2.1 高纯净度轴承钢（如GCr15SiMn的改进型）的冶金纯化技术，特别是对非金属夹杂物（如硫化物、氧化物）的深度控制及其对滚动接触疲劳（RCF）的影响。 2.2 真空渗碳和碳氮共渗技术在提高轴承表层硬度和残余应力分布方面的优化参数。 3.3 新型高弹性极限弹簧钢（如高碳铬镍钼钢S30100的改良）的应变时效行为分析及其在航空液压系统中的寿命预测模型。 第三章：耐蚀与抗冲击不锈钢的选型与制造 针对机身次级结构和导弹外壳等部位对耐腐蚀性和抗冲击性的综合要求，本章侧重于以下特种不锈钢： 3.1 马氏体时效不锈钢（如17-4PH, 15-5PH）的析出相控制与时效温度对机械性能的耦合作用。 3.2 双相和沉淀硬化不锈钢在湿热环境下的应力腐蚀开裂（SCC）敏感性评估与防护涂层技术。 3.3 增材制造（AM）对不锈钢结构件的组织影响：基于选区激光熔化（SLM）制备的316L不锈钢的各向异性力学性能分析。 --- 第二部分：高温合金的基础冶金与凝固控制 本部分完全脱离铝镁体系，聚焦于航空发动机核心部件（涡轮叶片、燃烧室）所需的高温结构材料——镍基和钴基高温合金。 第四章：镍基单晶高温合金的定向凝固技术 单晶合金是现代航空发动机热端部件的主流材料。本章深入探讨了实现高缺陷容忍度和优异蠕变性能的复杂工艺： 4.1 选晶技术（Grain Selector Design）：优化籽晶与外壳间的热场梯度，以确保铸件形成单一、无缺陷的晶体取向（如[001]方向）。 4.2 气相沉积（PVD/CVD）下一代氧化物弥散强化（ODS）镍基合金的微观结构演变。 4.3 铸造过程中微观偏析对合金高温性能的长期影响及固溶处理的优化方案。 第五章：第二代与第三代高温合金的微观结构设计 本章侧重于合金成分设计如何影响高温下的强化机制： 5.1 $gamma'$ 相的体积分数与形貌控制：分析Ni-Al-Ti-Ta体系中，不同组元对$gamma'$ 相（FCC结构）的稳定性和抗蠕变速率的决定性作用。 5.2 拓扑密排相（TOPOS）的抑制与控制：在富Re、W体系中，如何通过精确控制冷却速率和后续热处理，避免有害的$sigma$相或$mu$相等脆性析出相的生成。 5.3 蠕变断裂机制分析：在$1100^{circ} ext{C}$以上，对比晶界滑动、扩散控制蠕变和$gamma'$ 相的剪切机制。 第六章：钴基高温合金在抗热腐蚀中的应用 钴基合金（如Stellite系列、Haynes 25）因其优异的抗热腐蚀和抗硫化能力，常用于燃烧室衬里和导向叶片。 6.1 钴基合金中碳化物的形成与分布：探讨MC型碳化物对晶界强化的贡献，以及优化钴含量对高温强度的影响。 6.2 氧化与热腐蚀的电化学机理：在富氧和富硫环境下，钴氧化物与钴酸盐的形成过程，以及添加稀土元素（如钇）的保护作用。 --- 第三部分：增材制造（AM）高温合金构件的性能验证 增材制造正在革新高温合金部件的生产模式。本部分关注选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）制备的高温合金的独特性质。 第七章：SLM/EBM镍基合金的缺陷表征与后处理 7.1 残余应力与孔隙率控制：对比SLM（高冷却速率）和EBM（高预热温度）制件的残余应力分布，以及它们对后续热等静压（HIP）处理效果的影响。 7.2 各向异性力学性能的根源：分析AM过程中形成的柱状晶结构如何导致垂直于构建方向的力学性能显著下降，并提出晶粒再结晶优化方案。 7.3 增材制造Inconel 718合金的疲劳性能衰减与表面质量对裂纹萌生的关联。 第八章：高性能增材制造合金的性能提升 8.1 定向凝固增材制造（DS-AM）的研究进展：探讨如何通过优化激光路径和扫描策略，在增材制造过程中诱导出类似定向凝固的柱状晶结构，以提高抗蠕变性能。 8.2 扩散退火对增材制造件均匀化和消除微区成分偏析的有效性评估。 --- 第四部分：先进复合材料的金属基体与界面工程 本部分探讨了非传统金属材料（不含铝镁）在先进结构中的应用，特别是金属基复合材料（MMC）。 第九章：陶瓷纤维增强镍基复合材料（NIMC） 9.1 反应界面控制：重点分析SiC纤维与镍基高温合金基体在高温接触下的扩散反应，以及如何通过中间涂层（如TiB2）来抑制有害脆性相的生成，保证长期热稳定性和界面强度。 9.2 复合材料的轴向与横向力学性能差异及其在涡轮盘中的铺层设计原则。 第十章：金属间化合物结构材料 10.1 铌钛（Nb-Ti）合金在超音速飞行器中的应用：探讨其优异的比强度和耐热震性，以及铌基合金的氧化防护涂层技术（如硅化物涂层）。 10.2 铝化钛（TiAl）合金的塑性改善：分析$gamma$-TiAl合金在室温塑性差的瓶颈，以及通过铌、钒等元素的微量添加对晶界行为的调控。 --- 本书的编撰严格遵循航空工程的实验数据和冶金学原理，所有论述均围绕特种钢、镍基、钴基及相关金属间化合物材料展开，完全不涉及铝合金或镁合金的特定牌号、性能或制造工艺。全书旨在提供一个面向高温、高应力服役环境的材料工程深度参考。
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