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第1章 绪言1

1.1 材料与人类社会的发展1

1.2 材料环境适应性概念的出现1

1.3 航空航天工业中材料环境适应性问题的典型案例2

1.4 材料环境适应性的方法论4

1.5 材料环境适应性系统工程的意义6

1.6 本书的内容和章节安排7

参考文献8

概念与方法篇10

第2章 材料环境适应性工程基础10

2.1 材料环境适应性工程的内涵10

2.2 一般系统论简介12

2.2.1 一般系统论在材料环境适应性工程中的作用12

2.2.2 系统论的发展历史13

2.2.3 系统论中的基本概念16

2.2.4 一般系统论的原理17

2.2.5 构造系统的方法19

2.2.6 研究一般系统的方法20

2.3 工程系统的基本原理24

2.3.1 工程要素24

2.3.2 工程的系统特征、工程系统及其复杂性25

2.3.3 工程系统组成和结构27

2.3.4 工程系统的协调器27

2.4 材料环境适应性工程的组成和指标28

2.4.1 材料环境适应性工程的子系统28

2.4.2 材料环境适应性工程的指标29

2.4.3 材料环境适应性工程理论的三维结构29

2.4.4 工程技术维的逻辑结构30

2.4.5 专业知识维的演化模式31

2.5 材料环境适应性工程的特点32

2.6 材料环境适应性工程与相关学科的关系33

2.6.1 材料环境适应性工程与系统工程33

2.6.2 材料环境适应性工程与材料科学与工程34

2.6.3 材料环境适应性工程与装备环境工程34

2.6.4 环境适应性、可靠性和材料环境适应性工程与可靠性工程34

2.6.5 材料环境适应性工程与管理科学37

2.7 材料环境适应性在装备全寿命周期中的地位38

2.8 材料环境适应性工程中的剪裁原理39

参考文献40

专业知识篇43

第3章 材料种类和性质43

3.1 高温合金43

3.1.1 概述43

3.1.2 主要的高温合金44

3.1.3 高温合金的发展趋势45

3.2 铝合金47

3.2.1 概述47

3.2.2 主要的铝合金49

3.2.3 铝合金的发展趋势51

3.3 钛合金51

3.3.1 概述51

3.3.2 主要的钛合金53

3.3.3 钛合金的发展趋势54

3.4 超高强度钢56

3.4.1 概述56

3.4.2 主要的超高强度钢56

3.4.3 超高强度钢发展趋势58

3.5 复合材料59

3.5.1 概述59

3.5.2 主要的复合材料62

3.5.3 复合材料的发展趋势64

3.6 高分子材料65

3.6.1 概述65

3.6.2 主要高分子材料66

3.6.3 高分子材料的发展趋势69

3.7 功能材料及其他材料71

参考文献71

第4章 材料环境损伤理论73

4.1 材料环境损伤的类别73

4.2 材料疲劳理论74

4.2.1 材料疲劳的概念74

4.2.2 材料疲劳的分类74

4.2.3 影响材料疲劳的因素76

4.2.4 疲劳发生过程81

4.2.5 疲劳裂纹萌生机理83

4.2.6 疲劳裂纹扩展机理84

4.3 材料摩擦磨损理论86

4.3.1 基本概念86

4.3.2 摩擦磨损的分类87

4.3.3 磨料磨损89

4.3.4 黏着磨损92

4.3.5 疲劳磨损93

4.3.6 腐蚀磨损94

4.3.7 微动磨损96

4.3.8 影响磨损的因素98

4.4 材料腐蚀理论98

4.4.1 材料腐蚀的概念98

4.4.2 金属腐蚀的分类99

4.4.3 金属的电化学腐蚀电池理论101

4.4.4 电极电位和电化学腐蚀倾向102

4.4.5 极化和极化曲线103

4.4.6 影响金属腐蚀的因素104

4.4.7 高分子材料的腐蚀105

4.5 综合环境下材料损伤理论106

4.5.1 金属腐蚀疲劳107

4.5.2 氢脆107

4.5.3 综合环境下材料损伤的进一步讨论108

参考文献108

第5章 材料加工工艺与表面工程技术110

5.1 材料加工工艺110

5.1.1 加工工艺对材料环境适应性的意义110

5.1.2 主要加工工艺中材料环境适应性考虑110

5.2 表面工程技术112

5.2.1 表面工程分类113

5.2.2 表面形变强化技术118

5.2.3 电化学转化119

5.2.4 电镀122

5.2.5 涂覆有机涂料126

5.2.6 热喷涂技术129

参考文献129

第6章 失效分析技术130

6.1 失效分析基本概念130

6.2 失效分析目的和意义130

6.3 基本失效模式132

6.4 失效分析的基本思路132

6.4.1 失效过程的特点132

6.4.2 失效原因的特点134

6.4.3 几种典型的失效分析思路134

6.4.4 失效分析的一般程序137

6.5 失效分析技术138

6.5.1 常规失效分析技术138

6.5.2 定量分析技术145

6.5.3 计算机模拟分析技术146

6.5.4 其他失效分析技术150

6.6 失效分析案例158

6.6.1 应力腐蚀158

6.6.2 液态金属致脆159

6.6.3 氢脆162

6.6.4 腐蚀疲劳163

6.7 失效和故障分析的发展方向165

参考文献167

工程技术篇170

第7章 环境条件及其效应分析170

7.1 材料所面临的环境条件170

7.2 获取材料的服役环境数据的方法171

7.3 环境严酷度分类和材料的服役环境谱173

7.4 常见环境因素对材料的影响175

参考文献183

第8章 材料环境适应性设计185

8.1 材料环境适应性设计的基本原则185

8.1.1 材料抗疲劳设计的基本原则186

8.1.2 材料抗摩擦磨损设计的基本原则187

8.1.3 材料抗腐蚀损伤的基本原则187

8.2 材料选择189

8.2.1 金属材料的选择189

8.2.2 非金属材料的选择190

8.3 控制环境设计191

8.3.1 通风设计192

8.3.2 排水设计192

8.3.3 密封设计193

8.3.4 缓蚀剂应用194

8.4 结构设计196

8.4.1 典型机械紧固连接件设计196

8.4.2 特殊结构／机构设计201

8.4.3 典型零组件设计209

8.5 制造工艺性设计224

8.5.1 材料表面防护设计225

8.5.2 材料制造工艺设计225

8.5.3 工序间防锈229

8.5.4 清洗、干燥和除油230

8.5.5 装配工艺设计232

8.6 对海军用材料环境适应性设计的展望233

参考文献233

第9章 材料环境适应性试验与评价235

9.1 概述235

9.2 实验室疲劳试验技术237

9.3 摩擦磨损试验技术239

9.4 金属腐蚀试验技术243

9.5 自然环境试验技术244

9.5.1 大气暴露试验244

9.5.2 我国自然环境试验条件资源及数据积累和共享现状253

9.6 加速试验与材料环境适应性评价258

9.6.1 加速试验方法258

9.6.2 实验室加速试验的重现性及其与现场试验相关性讨论262

9.7 加速试验评价案例266

9.7.1 通过加速试验评价导弹橡胶密封圈贮存寿命案例266

9.7.2 通过加速试验方法评价铝合金大气腐蚀案例267

9.7.3 通过加速试验方法评价有机防护涂层性能案例270

9.7.4 通过加速试验方法评价材料疲劳寿命案例273

9.7.5 固体润滑球轴承寿命试验评价案例274

参考文献274

第10章 使用过程中材料环境适应性控制276

10.1 概述276

10.2 飞机结构材料的损伤276

10.3 飞机结构材料损伤的检查277

10.3.1 一般结构材料损伤的检查方法277

10.3.2 对复合材料损伤的检查278

10.3.3 腐蚀的主要检查部位和损伤形式279

10.3.4 疲劳、断裂等机械损伤的主要损伤形式和检查部位280

10.4 外场使用维护过程中腐蚀的预防性控制措施280

10.5 飞机结构的损伤修理准则和修理方案282

10.5.1 飞机结构损伤修理准则282

10.5.2 飞机结构损伤修理方案282

10.6 飞机结构损伤修理的方法283

10.6.1 飞机一般结构损伤的修理方法283

10.6.2 飞机复合材料损伤的修理方法284

10.7 使用维护中信息采集和使用285

10.7.1 采集使用维护信息的目的285

10.7.2 使用维护信息采集的要求286

10.7.3 使用维护信息采集的主要项目286

10.8 使用维护过程中材料环境适应性控制案例287

10.8.1 使用维护过程中发动机腐蚀的控制287

10.8.2 使用维护过程中起落架疲劳损伤的控制288

10.8.3 使用维护过程中涡轮叶片疲劳的控制290

10.8.4 使用维护过程中航空发动机磨损的控制291

参考文献295

组织实践篇297

第11章 材料环境适应性工程的管理和组织297

11.1 概述297

11.2 现代代表性的管理理论297

11.3 航空航天产业中产品保证的管理实践299

11.4 材料环境适应性工程组织和管理的模型300

11.5 总体设计部的素质要求302

11.6 几种材料环境适应性管理技术303

11.6.1 材料的成熟度分级303

11.6.2 加工制造工艺管理304

11.6.3 材料环境适应性工程中的专家咨询法305

11.6.4 材料环境适应性工程中的知识管理306

11.6.5 材料环境适应性工程中的标准化307

11.6.6 材料环境适应性工程中的人员素质要求308

11.7 美国国防部腐蚀控制系统工程中的组织和管理308

11.7.1 美国国防部腐蚀控制系统工程的发展过程308

11.7.2 美国国防部腐蚀控制系统工程的目标314

11.7.3 腐蚀控制经济效益分析314

11.8 腐蚀控制研讨厅320

参考文献325

第12章 材料环境适应性工程实践案例326

12.1 概述326

12.2 飞机日历定寿中的材料环境适应性工程327

12.2.1 飞机使用寿命、日历定寿和材料环境适应性327

12.2.2 飞机日历定寿系统的目标和总体结构328

12.2.3 飞机日历定寿系统的管理维328

12.2.4 飞机日历定寿中腐蚀（老化）控制的工程技术维331

12.3 航天装备贮存寿命和贮存延寿342

12.3.1 贮存、贮存寿命、贮存延寿和材料环境适应性工程342

12.3.2 航天装备材料环境适应性工程的目标和总体结构343

12.3.3 航天装备材料环境适应性工程系统的管理维343

12.3.4 航天装备贮存寿命和贮存延寿的工程技术346

参考文献354

索引355