航空材料是制造航空器、航空發(fā)動機和機載設(shè)備等所用各類材料的總稱。 [1] 

航空材料是研制生產(chǎn)航空產(chǎn)品的物質(zhì)保障，也是使航空產(chǎn)品達(dá)到人們期望的性能、使用壽命與可靠性的技術(shù)基礎(chǔ)。由于航空材料的基礎(chǔ)地位，以及其對航空產(chǎn)品貢獻(xiàn)率的不斷提高，航空材料與航空發(fā)動機、信息技術(shù)成為并列的三大航空關(guān)鍵技術(shù)之一，也是對航空產(chǎn)品發(fā)展有重要影響的六項技術(shù)之一。美國空軍在《2025年航空技術(shù)發(fā)展預(yù)測報告》中指出，在全部43項航空技術(shù)中，航空材料重要性位居第2。此外，航空先進(jìn)材料技術(shù)還被列為美國國防四大科技（分別為信息技術(shù)、材料技術(shù)、傳感器技術(shù)和經(jīng)濟可承受性技術(shù)）優(yōu)選項目之一，是其他三項技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)及重要組成部分。 [1] 

航空材料是制造飛機（包括飛行器）、航空發(fā)動機及其附件、儀表及隨機設(shè)備等所用材料的總稱，通常包括金屬材料(結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、高溫合金、有色金屬及合金等）、有機高分子材料(橡膠、塑料、透明材料、涂料等）和復(fù)合材料。 [2] 

早期的飛機結(jié)構(gòu)簡單，所用的材料主要是木材、布和繩索等;20世紀(jì)30年代，飛機逐漸發(fā)展成為全金屬結(jié)構(gòu),動力裝置則為活塞式發(fā)動機，所用的材料也只有鋼鐵、鋁合金和鎂合金等。

由于作戰(zhàn)迫切需要提高飛機的飛行速度，噴氣式發(fā)動機應(yīng)運而生。盡管噴氣式發(fā)動機的原理早為人們所知，但這種發(fā)動機的制造成功,還是在耐熱合金出現(xiàn)以后。 [2] 

噴氣式發(fā)動機完成了航空技術(shù)的一次飛躍——突破了“聲障”。但隨即又出現(xiàn)了“熱障”問題。“熱障”是當(dāng)飛機超聲速飛行時,飛機蒙皮表面附面層空氣因摩擦而生成大量的熱，使飛機蒙皮的溫度急劇升高，當(dāng)溫度超過250°C時，鋁合金就不能用了。這樣直到20世紀(jì)40年代末，出現(xiàn)鈦合金以后,航空技術(shù)才又一次出現(xiàn)飛躍——突破了“熱障”。

在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，飛機正朝著超高速、巨型、隱身、智能的方向發(fā)展，對航空材料提出了越來越高的要求;同時，航空材料也隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而逐漸發(fā)展,新材料新工藝不斷涌現(xiàn)，為航空事業(yè)的發(fā)展提供了物質(zhì)保障。 [2] 

近幾十年來,新型航空材料及先進(jìn)工藝發(fā)展很快，如高強度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強度鋼、復(fù)合材料、隱身材料及定向凝固葉片技術(shù)、定向共晶葉片技術(shù)、粉末高溫合金屬輪盤制造技術(shù)等，為第四代、第五代飛機的發(fā)展提供了物質(zhì)保障。航空發(fā)展史證明,航空材料的每次重大突破，都會促進(jìn)航空技術(shù)產(chǎn)生飛躍式的發(fā)展;航空材料不僅是航空事業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是航空事業(yè)發(fā)展的技術(shù)支撐。 [2] 

1．新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用是發(fā)展航空材料的主要途徑

航空材料屬于知識密集、技術(shù)密集的學(xué)科。許多事實說明，單純依靠傳統(tǒng)工藝和技術(shù)只改變材料成分，滿足現(xiàn)代航空技術(shù)提出的越來越高的要求是很困難的，因此，各國對新技術(shù)、新工藝在航空材料領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用都非常重視，促進(jìn)了航空材料的發(fā)展。各國在發(fā)展航空材料時應(yīng)用和研制的新技術(shù)、新工藝主要有：定向凝固技術(shù)，機械合金化、快速凝固、復(fù)合裁剪技術(shù)，電子束、等離子束及激光束技術(shù)，真空電弧重熔、細(xì)晶鑄錠技術(shù)及相應(yīng)發(fā)展的熱等靜壓技術(shù)，超塑成型技術(shù)，固態(tài)焊接技術(shù)。 [1] 

2．復(fù)合材料和復(fù)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益增多

近20年來，復(fù)合材料的研制和應(yīng)用發(fā)展極為迅速，從70年代初在機上開始試用，日前已發(fā)展到民用，從非承力件和次承力件發(fā)展到主承力件。用量從占飛機結(jié)構(gòu)質(zhì)量不到1%發(fā)展到占30u/o—50%，并出現(xiàn)了全復(fù)合材料飛機。

3．材料研制逐漸走向定量化

隨著人們對材料性能與成分、組織和各種影響因素的關(guān)系了解越來越深入，材料研制已經(jīng)逐漸定量化。近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，合金研制定量化的工作取得了突破性進(jìn)展，提出了全新的合金設(shè)計方法，并在研制新合金中取得了可喜成績，做到了按性能設(shè)計新合金。例如日本金屬材料研究所利用合金設(shè)計方法，對美國M247定向合金進(jìn)行重新設(shè)計，增加了鈷、鉻含量，降低了碳、鈦成分，所獲得的定向凝固TMD -5合金，其性能比M247合金高得多。 [1] 

4．材料向高純、高均勻性方向發(fā)展

近年來，微量元素的作用越來越引起人們的重視，對雜質(zhì)元素的控制越來越嚴(yán)，材料研究正在向高純度、高均勻性和高精度方向發(fā)展，夾雜物對疲勞性能和應(yīng)力腐蝕性能影響很大，特別是對缺口敏感的高強度材料更為明顯。因此國外對超高強度鋼的S、P含量及夾雜物的要求越來越嚴(yán)。例如美國有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定300M鋼的S、P含量必須小于0. 015%，并且兩者之和不得大于0.025%。工廠S、P含量控制更嚴(yán)，要求小于0.006%，從而保證超高強度鋼的*性能，延長使用壽命。 [1] 

5．一體化是航空材料發(fā)展的重要特征

材料工程是一個內(nèi)容十分廣泛的領(lǐng)域，包括成分設(shè)計、配制及成型丁藝、選材、加工制造、使用維護(hù)、失效分析等，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科相互交叉、相互滲透、相互促進(jìn)的現(xiàn)象越來越多。材料、工藝和性能、設(shè)計、制造和材料都越來越趨向一體化。例如復(fù)合材料的應(yīng)用，由于復(fù)合材料的各向異性，要充分發(fā)揮復(fù)合材料的優(yōu)勢，必須把設(shè)計、材料、工藝、檢測技術(shù)很好地結(jié)合起來，對受力狀態(tài)、纖維鋪層方向、鋪層數(shù)量進(jìn)行綜合考慮，才能獲得最佳性能。 [1] 

1．材料科學(xué)理論新發(fā)現(xiàn)

例如，鋁合金的時效強化理論導(dǎo)致硬鋁的發(fā)展；高分子材料剛性分子鏈的定向排列理論導(dǎo)致高強度、高模量芳綸有機纖維的發(fā)展。

2．材料加工工藝新技術(shù)

例如古老的鑄、鍛技術(shù)已發(fā)展成為定向凝同技術(shù)、精密鍛造技術(shù)，從而使得高性能的葉片材料得到實際應(yīng)用。復(fù)合材料增強纖維鋪層設(shè)計和T藝技術(shù)的發(fā)展，使它在不同的受力方向上具有*優(yōu)特性，從而使得復(fù)合材料具有可設(shè)計性，并為它的應(yīng)用開拓了廣闊前景；熱等靜壓技術(shù)、超細(xì)粉末制造技術(shù)等新型T藝技術(shù)成功創(chuàng)造出具有嶄新性能的航空航天材料和制件，如熱等靜壓技術(shù)制造的粉末冶金渦輪盤、高效能陶瓷制件等。 [1] 

3．材料性能測試與無損檢測新技術(shù)

現(xiàn)代電子光學(xué)儀器已經(jīng)可以觀察到材料的分子結(jié)構(gòu)；材料機械性能的測試裝置已經(jīng)可以模擬飛行器的載荷譜，而且無損檢測技術(shù)也有了飛速進(jìn)步。

中國航空材料經(jīng)歷了引進(jìn)、仿制、改進(jìn)、改型和自行研制的發(fā)展歷程。我國已定型生產(chǎn)的航空用金屬、有機高分子材料、無機非金屬材料以及復(fù)合材料的牌號約2000余個；已建成具有一定規(guī)模的航空材料研究與生產(chǎn)基地，擁有生產(chǎn)航空產(chǎn)品所需各類材料牌號、品種與規(guī)格的生產(chǎn)設(shè)備及檢測儀器；先后制定了1000余份各類航空材料、熱工藝及理化檢測標(biāo)準(zhǔn)（包括國標(biāo)、標(biāo)與航空標(biāo)準(zhǔn)）；編寫出版了《中國航空材料手冊》《發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計用材料性能數(shù)據(jù)手冊》及《航空材料選用目錄》等；頒布了“航空工業(yè)材料及熱工藝技術(shù)工作規(guī)定”“航空材料（含鍛、鑄件）技術(shù)管理辦法”等法規(guī)性文件。 [1] 

總體上看，我國已定型生產(chǎn)的航空材料（含類別、牌號、品種與規(guī)格）及其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，基本上能滿足第二代航空產(chǎn)品大批生產(chǎn)的需求。針對第三代航空產(chǎn)品所需關(guān)鍵材料，如熱強鈦合金、高強鋁合金、超高強度結(jié)構(gòu)鋼不銹鋼、樹脂基復(fù)合材料、單晶與粉末高溫合金等，從技術(shù)上看，已具備試用條件，但要轉(zhuǎn)化為在特定工況下使用的零部件，并體現(xiàn)出第三代航空產(chǎn)品的總體效能（技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)性能、使用可靠性與壽命以及經(jīng)濟效益等）尚需做大量的工作。我國航空材料的現(xiàn)狀與新一代航空產(chǎn)品（飛機以F -22為代表，發(fā)動機推重比10為代表）對材料的需求之間尚存在較大的差距，主要有：前沿材料研究滯后，新材料儲備小，第三代、第四代航空產(chǎn)品所需的一些關(guān)鍵材料，如快速凝固材料、高強輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、熱強鈦合金、超高強度鋼、金屬問化合物及以其為基的復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料等的研究滯后，與新材料研制水平的差距約為15~20年；新材料研制、生產(chǎn)和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)條件較差，如超純?nèi)蹮?、高溫整體擴散連接、噴射成型、等溫鍛造、電子束沉積涂層、納米材料制備、超高溫檢測、超聲顯微鏡、激光無損檢測等先進(jìn)的合成與加工設(shè)備、質(zhì)量檢測與控制手段等不能滿足新材料研制、生產(chǎn)與應(yīng)用的需要。 [1] 

根據(jù)材料的組成與結(jié)構(gòu)的特點，航空材料包括金屬材料、有機高分子材料（聚合物）、無機非金屬材料和復(fù)合材料四大類。

金屬材料是以金屬元素為基的材料。金屬材料包括純金屬及其合金。合金是以某一金屬元素為基，添加一種以上金屬元素或非金屬元素（視性能要求而定），經(jīng)冶煉、加工而成的材料，如碳素鋼、低合金鋼和合金鋼、高溫合金、鈦合金、鋁合金、鎂合金等。純金屬很少直接應(yīng)用，因此金屬材料絕大多數(shù)是以合金的形式出現(xiàn)。

高分子材料又稱聚合物或高聚物。一類由一種或幾種分子或分子團(tuán)（結(jié)構(gòu)單元或單體）以共價鍵結(jié)合成具有多個重復(fù)單體單元的大分子，其相對分子質(zhì)量高達(dá)104-106。它們可以是天然產(chǎn)物如纖維、蛋白質(zhì)和天然橡膠等，也可以是用合成方法制得的，如合成橡膠、合成樹脂、合成纖維等非生物高聚物，聚合物的特點是種類多、密度?。▋H為鋼鐵的1/7~1/8),比強度大，電絕緣性、耐腐蝕性好，加工容易，可滿足多種特種用途的要求。卨分子材料包括塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑等領(lǐng)域，可部分取代金屬、非金屬材料。 [3] 

無機非金屬材料包括除金屬材料、有機高分子材料以外的幾乎所有材料。這些材料主要有陶器、瓷器、磚、瓦、玻璃、水泥、耐火材料以及氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、金屬陶瓷、復(fù)合陶瓷等新型材料。無機非金屬材料來源豐富、成本低廉、應(yīng)用廣泛。無機非金屬材料具有許多優(yōu)良的性能，如耐高溫、高硬度、抗腐蝕，以及優(yōu)良的介電、壓電、光學(xué)、電磁性能及其功能轉(zhuǎn)換特性等；主要缺點是抗拉強度低、韌性差。近年來，又出現(xiàn)了氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等許多具有特殊性能的新型材料。無機非金屬材料已成為多種結(jié)構(gòu)、信息及功能材料的主要來源，如耐高溫、抗腐蝕、耐磨損的氧化鋁（A1203)、氮化硅（Si3N4)、碳化硅（SiC)、氧化鋯增韌陶瓷；大量用作切削刀具的金屬陶瓷·，將電信息轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑畔⒌拟壦徜嚭透男缘匿嗏佀徙U；以及壓電陶瓷和PTC陶瓷等。 [3] 

復(fù)合材料是由兩種或多種材料組成的多相材料。一般指由一種或多種起增強作用的材料（增強體）與一種起粘結(jié)作用的材料（基體）結(jié)合制成的具有較高強度的結(jié)構(gòu)材料。增強體是指復(fù)合材料中借基體粘結(jié)，強度、模量遠(yuǎn)高于基體的組分。按形態(tài)有顆粒、纖維、片狀和體型四類。在工業(yè)中采用的連續(xù)纖維增強體如玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、碳化硅纖維、硼纖維和高模量有機纖維等，主要作為復(fù)合材料的增強材料?；w是指復(fù)合材料中粘結(jié)增強體的組分。一般分為金屬基體、聚合物基體和無機非金屬基體三大類。金屬基體包括純金屬及其合金；聚合物基體包括樹脂、橡膠等；無機非金屬基體包括玻璃、陶瓷等?；w對增強體應(yīng)具有良好的粘結(jié)力和兼容性?；w和增強體之間的接觸面稱為“界面"。由于基體對增強體的粘結(jié)作用，使界面發(fā)生力的傳播、裂紋的阻斷、能量的吸收和散射等效應(yīng)，從而使復(fù)合材料產(chǎn)生單一材料所不具備的某些優(yōu)異性能，例如碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的疲勞性能和斷裂韌度都遠(yuǎn)優(yōu)于碳纖維和環(huán)氧樹脂。 [3] 

按使用功能，航空材料又可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。結(jié)構(gòu)材料以力學(xué)性能為主，功能材料以物理、化學(xué)性能為主。

航空材料既是研制生產(chǎn)航空產(chǎn)品的物質(zhì)保障，又是推動航空產(chǎn)品史新?lián)Q代的技術(shù)基礎(chǔ)。主要的航空結(jié)構(gòu)材料包括結(jié)構(gòu)鋼與不銹鋼、高溫合金、輕金屬材料（含鋁及鋁合金、鈦及鈦合金）、聚合物基復(fù)合材料等。

飛機機體的主要結(jié)構(gòu)村料是結(jié)構(gòu)鋼、輕金屬材料和復(fù)合材料：為了提高飛機的結(jié)構(gòu)效率.降低飛機結(jié)構(gòu)重量系數(shù)，高比強度和高比模來那個的輕質(zhì)、高強、高模材料，正在獲得越來越多的應(yīng)用。隨著飛機性能的提高，樹脂基復(fù)合材料和鈦合金用量增加，傳統(tǒng)鋁合金和鋼材用量減少。戰(zhàn)斗機以F-22為例，樹脂基復(fù)合材料的用量已達(dá)到整機結(jié)構(gòu)重量的24%,鈦合金用量達(dá)到整機結(jié)構(gòu)重量的41%;與此同時，鋁合金用量下降為只占整機結(jié)構(gòu)重量的15%，鋼的用量下降為只占整機結(jié)構(gòu)重量的5%。民機以B-777為例，樹脂基復(fù)合材料的用量已占整機結(jié)構(gòu)重量的11%,鈦合金用量已占到整機結(jié)構(gòu)重量的7%;與此同時，鋁合金用量下降為占整機結(jié)構(gòu)重量的70%,但仍是飛機機體結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)材料；鋼的用量下降為只占整機結(jié)構(gòu)重量的11%。 [3] 

航空發(fā)動機的主要結(jié)構(gòu)材料是不銹鋼、高溫合金和鈦合金。在一臺先進(jìn)發(fā)動機上，高溫合金和鈦合金的用量分別要占到發(fā)動機總結(jié)構(gòu)重量的55%~65%和25%~40%,并對許多新型高溫材料提出了更高的要求，如新型高溫合金和高溫鈦合金、高溫樹脂基復(fù)合材料、金屬間化合物及其復(fù)合材料、熱障涂層材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基和碳/碳復(fù)合材料等。 [3] 

機載設(shè)備中的關(guān)鍵材料主要是各種微電子、光電子、傳感器等光、聲、電、磁、熱的高功能及多功能材料。

出于航空飛行及其安全性的考慮，航空材料應(yīng)具有以下特點：

1．高比強度(A)和高比剛度(B)

航空材料的基本要求是：材質(zhì)輕、強度高、剛度好。提高飛行器的比強度，就要降低其密度，減輕飛行器結(jié)構(gòu)質(zhì)量，減輕飛行器本身結(jié)構(gòu)質(zhì)量又意味著增加運載能力，提高機動性能，加大飛行距離或射程，減少燃油或推進(jìn)劑的消耗。材料比剛度在航空系統(tǒng)中也是非常關(guān)鍵的參數(shù)，能影響某些部位的震動性能，比如飛機機翼。

比強度和比剛度是衡量航空航天材料力學(xué)性能優(yōu)劣的重要參數(shù)：

式中，σ為材料強度，E為材料彈性模量，ρ為材料密度。飛行器除了受靜載荷的作用外還要經(jīng)受由于起飛和降落、發(fā)動機振動、轉(zhuǎn)動件的高速旋轉(zhuǎn)、機動飛行和突風(fēng)等因素產(chǎn)生的交變載荷，因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視。 [1] 

2．優(yōu)良的耐高低溫性能

飛行器所經(jīng)受的高溫環(huán)境是由空氣動力加熱、發(fā)動機燃?xì)庖约疤罩刑柕妮椪赵斐傻摹：娇掌鏖L時間在空氣中飛行，有的飛行速度高達(dá)3倍音速，所使用的高溫材料要具有良好的高溫持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度，在空氣和腐蝕介質(zhì)中要有高的抗氧化性能和抗熱腐蝕性能，并應(yīng)具有在高溫下長期工作的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?；鸺l(fā)動機燃?xì)鉁囟冗_(dá)30000C以上，噴射速度可達(dá)十余個馬赫數(shù)，而且固體火箭燃?xì)庵羞€夾雜有固體粒子，彈道頭部在進(jìn)入大氣層時速度高達(dá)20個馬赫數(shù)以上，溫度高達(dá)上萬攝氏度，有時還會受到粒子云的侵蝕，因此在航空技術(shù)領(lǐng)域中所涉及的高溫環(huán)境往往同時包括高溫高速氣流和粒子的沖刷。在這種條件下需要利用材料所具有的熔解熱、蒸發(fā)熱、升華熱、分解熱、化合熱以及高溫黏性等物理性能來設(shè)計高溫耐燒蝕材料和發(fā)汗冷卻材料以滿足高溫環(huán)境的要求。太陽輻照會造成在外層空間運行的衛(wèi)星和飛船表面溫度的交變，一般采用溫控涂層和隔熱材料來解決。低溫環(huán)境的形成來自大自然和低溫推進(jìn)劑。飛機在同溫層以亞音速飛行時表面溫度會降到-50C左右，極圈以內(nèi)各地域的嚴(yán)冬會使機場環(huán)境溫度下降到-40C以下，在這種環(huán)境下要求金屬構(gòu)件或橡膠輪胎不產(chǎn)生脆化現(xiàn)象。液體火箭使用液氧（沸點為-183℃）和液氫（沸點為-253℃）作推進(jìn)劑，這為材料提出了更嚴(yán)峻的環(huán)境條件。部分金屬材料和絕大多數(shù)高分子材料在這種條件下都會變脆。通過發(fā)展或選擇合適的材料，如純鋁和鋁合金、鈦合金、低溫鋼、聚四氟乙烯、聚酰亞胺和全氟聚醚等，才能解決超低溫下結(jié)構(gòu)承受載荷的能力和密封等問題。 [1] 

3．耐老化和耐腐蝕

各種介質(zhì)和大氣環(huán)境對材料的作用表現(xiàn)為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質(zhì)是飛機用燃料（如汽油、煤油）、火箭用推進(jìn)劑（如濃硝酸、肼類）和各種潤滑劑、液壓油等。其中多數(shù)對金屬和非金屬材料都有強烈的腐蝕作用或溶脹作用。在大氣中受太陽的輻照、風(fēng)雨的侵蝕以及地下潮濕環(huán)境中長期貯存時產(chǎn)生的霉菌會加速高分子材料的老化過程。耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應(yīng)該具備的良好特性。 [1] 

4．適應(yīng)空間環(huán)境

空問環(huán)境對材料的作用主要表現(xiàn)為高真空（1.33×10-oPa）和宇宙射線輻照的影響。金屬材料在高真空下互相接觸時，由于表面被高真空環(huán)境所凈化而加速了分子擴散過程，出現(xiàn)“冷焊”現(xiàn)象；非金屬材料在高真空和宇宙射線輻照下會加速揮發(fā)和老化，有時這種現(xiàn)象會使光學(xué)鏡頭因揮發(fā)物沉積而被污染，密封結(jié)構(gòu)因老化而失效。航天材料一般是通過地面模擬試驗來選擇和發(fā)展的，以求適應(yīng)于空間環(huán)境。 [1] 

5．壽命和安全

為了減輕飛行器的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，選取盡可能小的安全余量而達(dá)到絕對可靠的安全壽命，被認(rèn)為是飛行器設(shè)計的奮斗目標(biāo)。對于或運載火箭等短時間一次使用的飛行器，人們力求把材料性能發(fā)揮到極限程度。為了充分利用材料強度并保證安全，對于金屬材料已經(jīng)使用“損傷容限設(shè)計原則”。這就要求材料不但具有高的比強度，而且還要有高的斷裂韌性。在模擬使用的條件下測定出材料的裂紋起始壽命和裂紋的擴展速率等數(shù)據(jù)，并計算出允許的裂紋長度和相應(yīng)的壽命，以此作為設(shè)計、生產(chǎn)和使用的重要依據(jù)。對于有機非金屬材料則要求進(jìn)行自然老化和人工加速老化試驗，確定其壽命的保險期。復(fù)合材料的破損模式、壽命和安全也是一項重要的研究課題。 [1] 

航空材料是研制生產(chǎn)航空產(chǎn)品的物質(zhì)保障，與航空技術(shù)關(guān)系極為密切，具有以下特殊性。

1．輕質(zhì)高強、高溫耐蝕

航空產(chǎn)品特殊的工作環(huán)境對航空材料提出“輕質(zhì)高強、高溫耐蝕”的特殊要求。航空工業(yè)有一句口號叫做“為每一克減重而奮斗”，反映了減重對于航空產(chǎn)品的重大經(jīng)濟意義。而且材料減重對飛機減重的貢獻(xiàn)也越來越大，所以輕質(zhì)高強是航空材料必須滿足的首要性能要求。“高溫耐蝕”的“高溫”是指航空材料要能耐受較高的工作溫度。對于機身材料，氣動力加熱效應(yīng)使機身表面溫度升高，需要結(jié)構(gòu)材料具有好的高溫強度；對于發(fā)動機材料，要求渦輪盤和渦輪葉片材料要有好的高溫強度和耐高溫腐蝕性能。“耐蝕”是指航空材料要有優(yōu)良的抗腐蝕，主要是指抗應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞的能力。 [1] 

2．高的質(zhì)量要求

航空器是技術(shù)密集、高集成度的復(fù)雜產(chǎn)品，只有采用質(zhì)地優(yōu)良的航空材料才能制造出安全可靠、性能優(yōu)良的飛機和發(fā)動機。航空產(chǎn)品的多樣性和小批量生產(chǎn)，導(dǎo)致了航空材料研制和生產(chǎn)上的多品種、多規(guī)格、小批量、技術(shù)質(zhì)量要求高等特點。 [1] 

3．低成本航空材料

新型號的先進(jìn)飛機價格不斷攀升，航空技術(shù)的國家和地區(qū)都先后對航空產(chǎn)品提出了“買得起”的要求。而材料在航空產(chǎn)品的成本和價格構(gòu)成中占有相當(dāng)份額，所以科學(xué)地選材和努力發(fā)展低成本材料技術(shù)是航空材料發(fā)展的重要方向。 [1] 

1. 高性能

高性能是指輕質(zhì)、高強度、高模量、高韌性、耐高溫、耐低溫，抗氧化、耐腐蝕等。材料的高性性能對減輕飛行器結(jié)構(gòu)質(zhì)量和提高結(jié)構(gòu)效率、提高服役可靠性及延長使用壽命極為重要，是航空航天材料研究不斷追求的目標(biāo)。

2. 高功能及多功能

材料在光、電、聲、熱、磁方面的特殊功能是支撐某些關(guān)鍵技術(shù)以提高飛行器機動性能和突防能力的重要保證。如以紅外材料為基礎(chǔ)的光電成像夜視技術(shù)能增強坦克、裝甲車、飛機、軍艦及步兵的夜戰(zhàn)能力，紅外成像制導(dǎo)技術(shù)可大大提的和抗力，以新型固體激光材料為基礎(chǔ)的激光測距和火控系統(tǒng)等可使靈活作戰(zhàn)能力大大加強。 [1] 

3. 復(fù)合化

復(fù)合化已成為新材料的屯要發(fā)展趨勢之一。業(yè)內(nèi)專家指出，航空復(fù)合材料未來20~30年將迎來新的發(fā)展時期，甚至引發(fā)航空產(chǎn)業(yè)鏈的革命性變革，包括設(shè)計理念的創(chuàng)新和設(shè)計團(tuán)隊知識的更新，航空產(chǎn)品供應(yīng)鏈的戰(zhàn)略性改變，新型復(fù)合材料技術(shù)不斷出現(xiàn)（如混雜復(fù)合技術(shù)、源于自然界中珍珠貝殼結(jié)構(gòu)后發(fā)的仿生復(fù)合技術(shù)），以及對航空維修業(yè)提出的挑戰(zhàn)。復(fù)合材料可以明顯減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量和提高結(jié)構(gòu)效率。國外衛(wèi)星、戰(zhàn)略及固體火箭發(fā)動機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料幾乎已經(jīng)復(fù)合材料化。 [1] 

4. 智能化

智能化是航空航天材料重要發(fā)展趨勢之一。智能復(fù)合材料將復(fù)合材料技術(shù)與現(xiàn)代傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)和功能驅(qū)動技術(shù)集成于一體，將感知單元（傳感器）、信息處理單元（微處理器）與執(zhí)行單元（功能驅(qū)動器）聯(lián)成一個回路，通過埋置在復(fù)合材料內(nèi)部不同部位的傳感器感知內(nèi)外環(huán)境和受力狀態(tài)的變化，并將感知到的變化信息通過微處理器進(jìn)行處理并做出判斷，向功能驅(qū)動器發(fā)出指令信號；而功能驅(qū)動器可根據(jù)指令信號的性質(zhì)和大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使構(gòu)件適應(yīng)有關(guān)變化。整個過程*自動化，從而實現(xiàn)自檢測、自診斷、自調(diào)節(jié)、自恢復(fù)、自保護(hù)等多種特殊功能。智能復(fù)合材料是傳感技術(shù)、計算機技術(shù)與材料科學(xué)交叉融合的產(chǎn)物，存在許多領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景，例如飛機的智能蒙皮與自適應(yīng)機翼就是由智能復(fù)合材料構(gòu)成的一種的智能結(jié)構(gòu)。 [1] 

5. 低成本

航空航天村料從過去中純追求高性能發(fā)展到今天綜合考慮性能與價格的平衡，低成本化貫穿材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造、檢測評價以及維護(hù)維修等全過程。對碳纖維復(fù)合材料而言，其制造成本在整個成本中占有相當(dāng)大的比例；因此，對其低成本制造技術(shù)應(yīng)投入足夠關(guān)注。各種低成本制造技術(shù)發(fā)展很快，尤其是以樹脂傳遞成型(RTM)為代表的液體成型技術(shù)和以大型復(fù)雜構(gòu)件的共固化/共膠接為代表的整體化成型技術(shù)等均得到了很大的發(fā)展。航空航天材料的低成本是一個重要發(fā)展趨勢。材料的低成本目標(biāo)包括原材料、制備加工、監(jiān)測評價和維修等全過程。 [1] 

6．高環(huán)境相容性

航空航天飛行器所用的材料及其制備、加工和回收，必須具有高度的環(huán)境相容性，無污染，易回收。

7．材料的計算設(shè)計和模擬仿真

航空航天技術(shù)日新月異地發(fā)展，飛行器關(guān)鍵零部件的工況和環(huán)境條件更加苛刻，為適應(yīng)材料科學(xué)的創(chuàng)新，發(fā)展了材料的計算設(shè)計和數(shù)值模擬技術(shù)。