第1章 概论 1
1.1 概述 1
1.1.1 航天材料工程学 1
1.1.2 航天发展趋势与挑战 2
1.1.3 航天材料的特殊性 3
1.2 航天器及其组成 4
1.2.1 航天器的分类 4
1.2.2 航天器的组成 6
1.3 航天器对材料的基本要求 7
1.3.1 性能要求 7
1.3.2 工艺要求 8
1.3.3 其他要求 9
1.4 航天材料的发展历程 9
1.5 航天材料分类 10
1.5.1 结构与机构材料 10
1.5.2 功能材料 12
1.6 航天材料的需求 13
1.7 航天材料的发展方向 14
1.8 航天材料工程的现状 16
1.8.1 国外航天材料工程的现状 16
1.8.2 我国航天材料工程的现状 18
1.8.3 我国航天材料工程的差距 18
参考文献 19
第2章 航天结构与机构材料 20
2.1 金属材料 21
2.1.1 铝合金 21
2.1.2 镁合金 22
2.1.3 钛合金 23
2.1.4 超高强度钢 25
2.1.5 难熔金属材料 25
2.1.6 金属材料的未来需求 28
2.2 复合材料 28
2.2.1 玻璃／环氧复合材料 31
2.2.2 硼／环氧复合材料 31
2.2.3 碳／环氧复合材料 31
2.2.4 凯芙拉／环氧复合材料 31
2.2.5 C/C、C/SiC陶瓷基复合材料 32
2.2.6 金属基复合材料 32
2.2.7 复合材料的未来需求 33
2.3 薄膜材料 35
2.4 航天结构机构材料的发展 37
参考文献 38
第3章 航天功能材料 40
3.1 热控材料 40
3.1.1 热控涂层 41
3.1.2 隔热材料 51
3.1.3 导热填充材料 58
3.1.4 相变热控材料 59
3.1.5 热控材料胶黏剂 62
3.1.6 热管 62
3.1.7 热控材料的发展方向 64
3.2 润滑材料 65
3.2.1 液体润滑材料 68
3.2.2 润滑脂 71
3.2.3 固体润滑材料 72
3.2.4 固－液复合润滑材料 76
3.2.5 润滑材料的选用 77
3.2.6 润滑材料的发展方向 77
3.3 密封材料 78
3.3.1 橡胶类密封材料 80
3.3.2 金属密封材料 83
3.3.3 复合密封材料 84
3.3.4 碳密封材料 84
3.3.5 密封材料在航天上的应用 86
3.4 光学材料 86
3.4.1 光学玻璃材料 88
3.4.2 光学晶体材料 89
3.4.3 光学薄膜材料 89
3.4.4 光纤材料 90
3.4.5 透明陶瓷材料 90
3.4.6 玻璃陶瓷材料 90
3.4.7 SiC光学材料 90
3.5 烧蚀材料 91
3.6 纺织材料 93
3.7 黏结剂材料 95
3.8 防护材料 96
3.8.1 结构防护材料 96
3.8.2 空间天然辐射防护材料 100
3.8.3 激光辐射防护材料 101
3.8.4 隐身防护材料 103
3.8.5 电磁防护材料 104
3.8.6 微小颗粒防护材料 105
3.9 能源材料 105
3.9.1 太阳电池材料 105
3.9.2 蓄电池材料 106
3.9.3 核推进材料 106
参考文献 107
第4章 航天材料的空间环境效应 109
4.1 空间环境与效应 109
4.2 真空环境与效应 112
4.2.1 真空环境 112
4.2.2 真空环境效应 113
4.3 空间温度环境与效应 115
4.3.1 空间温度环境 115
4.3.2 空间温度效应 117
4.4 空间微重力环境与效应 119
4.4.1 空间微重力环境 119
4.4.2 空间微重力效应 120
4.5 空间等离子体环境与效应 122
4.5.1 空间等离子体环境 122
4.5.2 空间等离子体环境效应 125
4.6 空间粒子辐射环境与效应 127
4.6.1 空间粒子辐射环境 127
4.6.2 空间粒子辐射效应 132
4.7 空间太阳电磁辐射环境与效应 142
4.7.1 空间太阳电磁辐射环境 142
4.7.2 空间太阳电磁辐射效应 143
4.8 空间大气环境与效应 148
4.8.1 空间大气环境 148
4.8.2 空间中性大气效应 149
4.9 空间碎片及微流星体环境与效应 152
4.9.1 空间碎片及微流星体环境 152
4.9.2 空间碎片及微流星体撞击效应 153
4.10 空间污染环境与效应 157
4.10.1 空间污染环境 157
4.10.2 空间污染效应 159
4.11 航天动力学环境与效应 164
4.11.1 航天动力学环境 164
4.11.2 航天动力学环境效应 164
4.12 腐蚀环境及效应 165
4.12.1 腐蚀环境 165
4.12.2 腐蚀效应 166
4.13 空间生物环境与效应 170
4.13.1 空间生物环境 170
4.13.2 空间生物学效应 170
4.14 空间环境协同效应 172
参考文献 178
第5章 航天材料空间环境适应性评价 181
5.1 加速试验方法 182
5.2 航天材料真空环境适应性评价 184
5.2.1 真空冷焊效应评价 184
5.2.2 真空中材料挥发性能测试方法 185
5.3 航天材料温度环境适应性评价 186
5.4 表面材料带电粒子辐射环境适应性评价 186
5.4.1 剂量深度分布法 186
5.4.2 等效能谱法 189
5.4.3 金属薄膜散射法 192
5.4.4 试验参数的选取 192
5.5 体（块）材料带电粒子辐射环境适应性评价 194
5.6 航天材料紫外辐射环境适应性评价 196
5.6.1 紫外曝辐量分析方法 197
5.6.2 紫外波长的选择方法 199
5.6.3 紫外光源选择 201
5.6.4 加速倍率选择 202
5.6.5 温度选择 202
5.6.6 总曝辐量设计 203
5.7 航天材料表面充放电效应评价 203
5.8 航天材料内带电效应评价 207
5.8.1 电子束内带电效应试验方法 207
5.8.2 介电强度测试试验方法 208
5.8.3 辐射诱导电导率测量试验方法 208
5.9 航天材料原子氧环境适应性评价 209
5.9.1 原子氧束流分布标定技术 209
5.9.2 原子氧积分通量计算方法 210
5.9.3 原子氧剥蚀率计算方法 211
5.9.4 航天材料原子氧效应试验方法 211
5.10 航天材料空间碎片环境适应性评价 213
5.10.1 空间碎片轻气炮发射模拟技术 213
5.10.2 空间碎片炸药爆轰发射模拟技术 214
5.10.3 空间碎片电炮发射模拟技术 215
5.10.4 空间碎片定向聚能加速器模拟技术 216
5.10.5 激光驱动飞片模拟技术 217
5.10.6 空间碎片静电加速器模拟技术 218
5.10.7 空间碎片等离子体加速模拟技术 219
5.11 航天材料腐蚀效应评价 221
5.12 航天材料空间环境协同效应评价 223
参考文献 225
第6章 航天材料飞行试验技术 228
6.1 航天材料被动暴露试验技术 229
6.1.1 被动暴露试验装置设计 229
6.1.2 典型被动暴露试验 230
6.2 航天材料主动暴露试验技术 247
6.2.1 主动暴露试验装置设计 247
6.2.2 典型主动暴露试验 248
参考文献 253
第7章 空间材料科学实验 255
7.1 空间材料科学内涵 256
7.1.1 空间材料科学的研究目的 256
7.1.2 空间材料科学的研究内容 256
7.1.3 空间材料科学的研究对象 257
7.1.4 空间材料科学的研究范围 258
7.1.5 空间材料科学的研究方法 258
7.2 国外空间材料科学实验现状 259
7.2.1 苏联（俄罗斯）空间材料科学实验 260
7.2.2 美国空间材料科学实验 261
7.2.3 欧洲空间材料科学实验 263
7.2.4 其他国家空间材料科学实验 264
7.2.5 部分典型空间材料科学实验 265
7.2.6 国际研究的主要结果 267
7.3 我国空间材料科学实验现状 269
7.3.1 我国空间材料科学研究概况 269
7.3.2 实验设备和实验技术 272
7.4 典型空间材料科学实验装置 274
7.4.1 空间材料科学实验设备的现状 274
7.4.2 材料科学研究机柜 276
7.4.3 材料科学手套箱 281
7.4.4 空间材料科学加工实验炉 285
7.5 空间材料科学发展趋势 290
7.6 空间材料科学发展方向 291
参考文献 292
第8章 航天材料保证 294
8.1 航天材料保证标准规范 294
8.1.1 NASA的航天材料保证 294
8.1.2 ESA的航天材料保证 296
8.1.3 我国航天材料保证 299
8.2 航天材料的功能保证 299
8.3 航天材料的环境保证 301
8.4 航天材料的选用原则 304
8.5 材料空间环境适应性的评价与认定 305
8.5.1 选材阶段的评价试验 305
8.5.2 采购、使用阶段的验收试验 305
8.5.3 空间环境适应性的认定 305
8.6 航天限用材料 306
8.6.1 金属（合金）材料 306
8.6.2 聚合物材料 307
8.6.3 光学材料 307
8.7 航天禁用材料 307
8.8 航天材料的研制和选用流程 308
8.8.1 航天材料的研制流程 308
8.8.2 航天材料的选用流程 309
8.8.3 应用示例 309
参考文献 311
第9章 航天新材料与新技术 313
9.1 纳米材料及其航天应用 313
9.1.1 纳米材料与航天活动 313
9.1.2 纳米材料的特殊效应 315
9.1.3 纳米材料的制备方法 316
9.1.4 纳米材料在航天上的应用 317
9.2 新型碳材料及其航天应用 321
9.2.1 金刚石薄膜及其航天应用 321
9.2.2 碳纳米管及其航天应用 326
9.2.3 石墨烯及其航天应用 337
9.3 功能梯度材料及其航天应用 350
9.3.1 功能梯度材料 350
9.3.2 功能梯度材料制备方法 352
9.3.3 功能梯度材料的性能评价 355
9.3.4 功能梯度材料在航天上的应用 358
9.4 智能材料及其航天应用 360
9.4.1 智能热控材料及其航天应用 360
9.4.2 记忆合金材料及其航天应用 365
9.5 展开硬化材料及其航天应用 371
9.5.1 展开式结构 371
9.5.2 展开硬化材料 371
9.5.3 展开硬化材料在航天上的应用 374
9.6 超材料及其航天应用 380
9.6.1 超材料与左手材料 380
9.6.2 超材料的特殊效应 382
9.6.3 超材料的制备方法 385
9.6.4 超材料在航天上的应用 387
9.7 3D/4D打印技术及其航天应用 390
9.7.1 3D打印 390
9.7.2 3D打印方法 391
9.7.3 3D打印在航天上的应用 396
9.7.4 4D打印 402
参考文献 403
附录A 部分常用单位名称、单位符号及换算关系 412
附录B 全书缩略语和专用名词对照表 413