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一、　　

国防科技事业已经取得了举世瞩目的成就。国防科技图书承担着记载和弘扬这些成就，积累和传播科技知识的使命。在改革开放的新形势下，原国防科工委设立出版基金，扶持出版科技图书，这是一项具有深远意义的创举。此举势必促使国防科技图书的出版随着国防科技事业的发展更加兴旺。

　　设立出版基金是一件新生事物，是对出版工作的一项改革。

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鲁志强-（1）（5）（3）（5）（8）（0）（0）（9）（2）（2）（0）

　　因而，评审工作需要不断地摸索、认真地总结和及时地改进，这样，才能使有限的基金发挥出巨大的效能。评审工作更需要国防科技和武器装备建设战线广大科技工作者、专家、教授，以及社会各界朋友的热情支持。让我们携起手来，为祖国昌盛、科技腾飞、出版繁荣而共同奋斗！

　　　高温结构材料是20世纪中叶发展起来的一种新兴材料。伴随、天、能源、机械等领域对其所需*发动机及所用高温结构材料的严格需求，高温结构材料经历了从无到有、从低温到高温、从低比强到高比强、从金属到非金属、从单一材料到复合材料结构等不同的发展阶段，在经过半个世纪的努力后，现已初步形成系列，成为结构材料家族中的重要成员。高温结构材料因其是*发动机的关键材料，是飞机、火箭、、飞船等所用动力装置的重要物质基础，受到世界各国普遍重视，成为竞争的焦点，日显其重要地位与作用。

　　作者以我国高温结构材料研究和开发取得的成果、经验和积累的资料为基础，通过广泛收集国内外的文献、资料，经过整理、精选、总结，大胆开辟新章，撰写了这本专著。该书较为系统、全面地论述其中各类材料的组成、原理、制备、性能、应用的要点和特点，运用理论实际、深入浅出、图文并茂的方法，重点介绍新材料、制备新工艺、新结构、新材料应用准则及防护新方法等。显然，这本书在一定程度上反映高温结构材料在现阶段的水平、存在的问题和对未来发展前景的看法。同时，对促进高温结构的发展、对*发动机及*的发展具有重要影响，对科研、生产、应用具有明示作用。

二、　　

高温结构材料是当今、天、能源、化工、机械、冶金等领域的关键材料，广泛用于制造飞机、火箭、、机车、舰船等的动力装置———发动机的高温承力结构件。在结构材料中，高温结构材料是一个新兴发展起来的重要成员，是适应建设现代化工业需要，*发展的重要物质基础。该材料始终得到世界各国的重视，材料科学与工程学科中的重点发展方向，已初成系列，日显其重要地位与作用。

　　本书编写的目的是适应该领域的*发展需求，推动高温结构材料的发展，提供在该领域中从事*发动机、新型结构材料的科研、设计、制造、应用、管理、教学人员，作为专业基础参考资料和高等院校专业课教材。作者在广泛收集国内外相关文献、著作、资料、研究成果基础上，结合实践经验，进行归纳、分析、整理、总结而成。是目前内容较为全面、新颖、系统、完整的高温结构材料专著。　

　本书共分10章，包括概述，轻质高温结构材料，*高温合金，难熔金属与合金，金属间化合物，金属基和化合物基复合材料，*陶瓷基复合材料，*C/C复合材料，特种高温材料、结构与成型，高温氧化、腐蚀与防护。简单扼要地介绍各类材料的组成、强韧化原理、制备、性能、应用，重点介绍了新型材料、制备新技术、新结构、应用准则和防护方法，具有知识面宽，理论实际，深入浅出，图文并茂，内容新颖、丰富等特点。

　　　为编写体例的需要，书中所引资料部分作了取舍、补充、变动，对于部分贻误作了订正，因涉及数量较多未作详细说明，望作者或原资料引用者谅解。在此诚挚感谢提供资料，给予帮助的学友、同事们，特别是颜鸣皋院士的指导，韩雅芳教授的主审，对提高本书质量、水平起了重要作用。该书涉及学科广泛，作者学识有限，尽管学习、工作甚是努力，但错误缺点仍在所难免。如有错误唯作者是负，并请读者视作参考，给予谅解，不吝赐正，是为至幸。

　　随着能源、运输、天发动机的推陈出新，特别是天飞行器对发动机性能要求的不断提高，伴随着新设计、新工艺技术突飞猛进的发展，高温结构材料从高性能结构材料中突显出来，成为提高*发动机性能、延长寿命、降低能耗和成本的关键材料。各类新高温结构材料研究成果层出不穷，逐渐形成体系，对国民经济、高技术产业的形成与发展发挥着重要作用，成为支撑交通运输、能源动力、天、国防及国家重大工程持续发展的基础。有资料指出，飞机及发动机性能的改进分别有2/3和1/2靠材料性能提高；没有单晶叶片合金、粉末涡轮盘合金、热防护材料、头材料等，新型高推重比发动机、卫星、飞船和就难以发展。

　　世界各*国家都将高温结构材料列为高性能结构材料中的重点发展对象，我国高温结构材料是根据国内的发展需求及资源，以满足天发动机产品研制、生产所需材料为发展重点，跟踪世界新材料的发展前沿，建立和形成我国高温合金、高温钛合金体系和新型高温结构材料基础。

三、

高温结构材料的发展与应用成为关注的重点。1929年英、美的、Bedford和Piling等发现将少量Ti和Al加入电工合金具有显著的蠕变强化作用。德国和英国先后研制出涡轮喷气发动机，要求提供高温、高强度金属材料。英国Mond镍公司研制出*个高温合金，即低C含Ti的Nimonic75合金，随后很快研制出性能更好的Nimonic80，1942年成功用作Whitle发动机的涡轮叶片，从此即相继开发形成的Nimonic合金系列。美国1932年开发出含Al、Ti的弥散强化镍基合金K42B，被用作活塞式发动机的增压涡轮；1941年研制出HasoyB用于喷气发动机；1944年用钴基HS-23精铸叶片制出YanKee19A发动机。在此时期美国 PW和GE公司和特殊金属公司开始研制、M252和500，随后形成 Inconel、Mar-M、系列高温合金。高温合金的发展随着新工艺技术的进步和强化理论的突破，向着适应发动机性能发展的态势发展，使用温度及其对应的使用性能不断提高。我国为适应发动机的研制需要，1956年研制出*个高温合金GH3030，从此开始逐渐形成我国的高温合金系列。

　　我国高温合金已形成铁基、铁镍基、钴基、镍基合金体系，成熟合金达百种以上。其中铁镍基合金，950℃ ～1000℃镍基固溶强化板材，高屈服、低周疲劳强度涡轮盘合金GH33A具有中国特色和创新。采用特殊工艺研制定向、单晶叶片合金、粉末高温合金、弥散强化合金取得较多研究和应用成果。

　　我国已研制成功Ti-55、Ti-633G、Ti-53311S、7715C和HT-5-Y五种高温钛合金。研制600℃钛合金的性能水平已达到和BT-36水平，。

　　金属间化合物高温结构材料已研制成功IC-6（Ni3Al）定向导向叶片合金，1100℃、100MPa持久寿命100h达到高水平；TD-2（Ti3Al）合金在 700℃，σ0.2达 100MPa。TiAl合金在900℃，σb达490MPa，σ0.2达350MPa，延伸率和室温KⅠC分别达到10%和10MPa·m1/2；SiCW（20%）/MoSi2弯曲强度和KⅠC分别达

　　到346MPa和4.01MPa·m1/2，Mo5Si3被认为有发展前景，蠕变承热温度可达1300℃。

　　高温结构陶瓷 30%Cf/Si3N4 弯曲强度 454MPa，KⅠC达，断裂功达4770J/m2，显著优于 Si3N4陶瓷，有待解决成型等关键技术。

　　根据国内天对发动机和防热材料的需求，普遍认为高温结构材料应重点发展高性能高温合金如单晶合金、粉末合金等；发展金属间化合物基合金如TiAl、Ti3Al、Ni3Al、MoSi2；发展增韧陶瓷基复合材料如Cf/Si3N4、Cf/SiC复合材料；*复合材料如C/C抗氧化复合材料，Cf/聚酰亚胺复合材料。金属基和陶瓷基复合材料要求发展组成—结构—成形工艺综合优化的高性能、低成本的高温结构材料。　　天高温结构材料使用特点与需求天飞行器与不同，工作条件与环境差异较大，火箭、工作时间只几十分钟；天飞机要求寿命较长，设计、研制和选用材料时应充分考虑其异同。高温合金的发展不但提高了飞机的性能，也提高了大型客机的安全可靠性、寿命和有效载荷。

　　天高温结构材料的特点是要求使用温度高，高的比强度和比刚度。通常认为：发动机每减重1kg，飞机减重4kg；天器减重1kg，可使运载火箭轻500kg。因此，天用高温结构材料要求开发和采用高比强度、高比刚度的新材料，满足*动力装置和新型飞行器研制的需要。飞机和发动机的发展对选用材料使用温度的影响如图1.1所示。不难看出，推重比8发动机和天飞机蒙皮工作温度已经超出镍基高温合金使用温度（≤1100℃）

　　的限制，不得不采用防护涂层或选用耐高温新材料。、天材料的耐温性与比强度（σ0.1/100h/ρ）关系如图1.2所示，金属材料、金属基复合材料、金属间化合物及其复合材料、弥散强化材料均受到使用温度限制，Si3N4、SiC及其复合材料在低于1650℃有开发潜力，抗氧化C/C复合材料是*具有发展潜力的材料，正在加　　前提下即可设计确定压气机、燃烧室、涡轮的主要性能参数与典型结构型式，各类零件的选材及其使用温度、应力类型与水平、寿命考核指标等，作为材料研制考核的依据，直至发动机定型、生产。

　　发动机的选材特点是在使用温度下、高应力、燃气环境下具有长的循环寿命。如表1.1所列，以推重比10发动机选择材料为例，用高温钛合金作压气机盘、叶片；用粉末高温合金作涡轮盘；用镍基合金+涂层防护作燃烧室；用镍基单晶合金作涡轮导向叶片和转子叶片时需采用表面隔热涂层，空气冷却效果>400℃，隔热效果>100℃ ～150℃的前提下，达到表中提出的主要性能水平才能适于选用。

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