13思考题答案修改版

10161203班复合材料复习资料加油~~O(∩_∩)O~~题型：1、名词解释，有很多名词虽然PPT中出现过，但并没有给出具体的定义，所以只好问度娘了（后面有标注），大家参考一下吧2、选择，10分3、问答，2题，可能会考你一个具体的材料怎样研究，用什么仪器等等4、简答题，6题，有一些重复的，也有问度娘的以下内容约占考试内容的80分名词解释1．复合材料：用经过选择、含有一定数量比的两种或两种以上的组分（或组元），通过人工复合，组成多相、三维结合且各相之间有明显界面、具有特殊性能的材料。2．复合效应：是指将组分A、B两种材料复合起来，得到同时具有组分A和组分B的性能特征的综合效果。3．热塑性树脂：受热软化、冷却后硬化，可反复塑制的一类线型结构的聚合物。（百度百科）4．复合材料的界面：复合出现材料中，两相（增强体与基体）之间某种材料特性不连续的区域叫界面。5．加聚反应：是指一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应。6．拉曼光谱：拉曼光谱是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。（百度百科）7．平行效应：复合材料的某项性能与某一组分的该项性能相当。8．诱导效应：是指在复合材料两组分（两相）的界面上，一相对另一相在一定条件下产生诱导作用（如诱导结晶），使之形成相应的界面层，这种界面层结构上的特殊性使复合材料在传递载荷的能力上或功能上具有特殊性，从而使复合材料具有某种特殊的性能。9．界面润湿性：是指固体与液体在分子水平上紧密接触的可能程度。10．热爆反应：将反应体系加热到某一温度而引发反应体系整体燃烧的自蔓延高温合成方法。（百度百科）11．均加聚反应：加聚反应是指一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应。该反应无副产物，因此生成的聚合物具有同单体相同的成分。仅为一种单体称均加聚，不同单体称共加聚。12．碳纤维：由碳元素构成的无机纤维。（百度百科）13．比强度：材料的强度与其密度之比。比模量：模量材料的模量与其密度之比。（百度百科）14．热固性树脂：受热后能形成网状体型结构的树脂。（百度百科）10161203班复合材料复习资料加油~~O(∩_∩)O~~15．玻璃钢：以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料。（百度百科）16．界面工程：复合材料界面的组成、结构、控制、性能和改进界面相的工作称为界面工程。17．缩聚反应：缩聚反应是指一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的同时还有低分子副产物析出的反应。18．电负性：表征混合键与离子键或共价键的接近程度（离子键或共价键的比例）。19．增强体：复合材料中承受载荷的组分。（百度百科）20．玻璃纤维：非晶型无机纤维，主要成分为二氧化硅与Ca、B、Na、Al、Fe等的氧化物。21．共振效应：又称强选择效应，是指某一组分A具有一系列的性能，与另一组分复合后，能使A组分的大多数性能受到抑制，而使其中某一项性能充分发挥。22．自蔓延反应：利用粉末或粉末坯块中异类物质间的化学反应放热产生的高温，通过点火后的自持燃烧而合成所需成分和结构的化合物材料的技术。（百度百科）23．均缩聚反应：缩聚反应是指一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的同时还有低分子副产物析出的反应。因此，生成的聚合物（缩聚物）与单体成分不同。该类反应比加聚反应复杂得多。仅为一种单体的缩聚反应称均缩聚，不同单体的缩聚反应称共缩聚。24．石墨烯：一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。（百度百科）简答题1．复合材料界面的种类及界面效应分别是什么？界面按其微观特性分为共格、半共格和非共格三种。界面按其宏观特性可分为：（1）机械结合，靠增强体粗糙的表面与基体的摩擦力结合（2）溶解与润湿结合，界面发生原子扩散和溶解，有溶质原子过渡带（3）反应结合，界面发生化学反应产生化合物，是两者结合（4）交换反应结合，界面发生化学反应生成化合物，还通过扩散发生元素交换形成固溶体（5）混合结合，以上几种方式的组合界面效应：1．传递效应：基体通过界面将载荷传递给增强体，界面起到载荷传递的桥梁作用。2．阻断效应：适当的界面可阻止基体中裂纹的扩展、中断材料破坏、减缓应力集中、位错运动等作用。3．不连续效应：在界面上产生物理性能如抗电性、电感应性、磁性等不连续性及界面摩擦等现象。4．散射和吸收效应：光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，出现透光性、隔热性、隔音性及耐机械冲击性等。5．诱导效应：一种物质的表面结构（增强体）使另一种物质的表面结构（基体）由于诱导效应而发生改变，由此产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐热性和耐冲击性等。2．什么是复合效应？复合效应有哪几种？复合效应：是指将组分A、B两种材料复合起来，得到同时具有组分A和组分B的性能特10161203班复合材料复习资料加油~~O(∩_∩)O~~征的综合效果。分类：线性和非线性两大类，线性效应与非线性效应又分为若干小类3．何谓玻璃钢？玻璃纤维表面为何涂覆浸润剂？玻璃钢：以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料。（百度百科）浸润剂作用：除了防止纤维间摩擦、划伤外，还具有以下作用：（1）黏结作用，使单丝集束成原纱或丝束；（2）防止纤维表面聚集静电荷；（3）为纤维进一步加工提供所需的性能；（4）表面改性便于与基体结合。4．硼纤维表面为何要有涂层，常见的涂层有哪几种？一般：BN、SiC、B4C等。SiC层：通过二甲基二氯硅烷气体分解成SiC沉积到B纤维上，厚度，SiC形式，{111}//纤维轴，SiC层阻止了界面的有害反应。BN层：1000℃加热B纤维，表面氧化成B2O3，1100℃时氨化处理，反应产生BN，注意要反应完全，否则B2O3影响性能。BN层使其强度显著提高。B4C层：通过三氯化硼与甲烷气体反应生成B4C沉积。可有效阻挡B纤维与金属基体（Al,Ti或Ti合金）反应。5．碳丝制备B纤维时，为何在碳丝表层涂有微米厚裂解的石墨？在碳纤维上涂一层1～厚的裂解石墨以缓冲硼在沉积过程中形成的残余应力。由于C与B的热膨胀系数差异大，会在C芯中产生较大的拉伸残余应力，若不即时释放，甚至可使碳芯一节节地断裂。6．何谓晶须？其制备方法有哪些？晶须是指直径小于3µm的单晶体生长的短纤维。晶须的制备方法：焦化法（制SiC晶须）、气液固法（制SiC及C晶须）、CVD法（制SiC晶须）、气相反应法（制碳及石墨晶须）和气固法（石墨晶须）、电弧法（制碳及石墨晶须）等。7．金属强化的基本手段有哪些？固溶强化、沉淀强化、细晶强化、形变强化、热处理强化、弥散强化、非晶强化、复合强化（这个大家自己写吧）10161203班复合材料复习资料加油~~O(∩_∩)O~~8．复合材料中界面的作用有哪些？（跟第一题后面一问一样）1．传递效应：基体通过界面将载荷传递给增强体，界面起到载荷传递的桥梁作用。2．阻断效应：适当的界面可阻止基体中裂纹的扩展、中断材料破坏、减缓应力集中、位错运动等作用。3．不连续效应：在界面上产生物理性能如抗电性、电感应性、磁性等不连续性及界面摩擦等现象。4．散射和吸收效应：光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，出现透光性、隔热性、隔音性及耐机械冲击性等。5．诱导效应：一种物质的表面结构（增强体）使另一种物质的表面结构（基体）由于诱导效应而发生改变，由此产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐热性和耐冲击性等。9．简述碳纤维表面处理的常用方法？气相氧化、液相氧化、等离子体氧化、电化学氧化、表面涂层、表面接枝改性等。（百度文库）10．简述聚合物基复合材料的性能特点？1．高的比强度、比模量2．抗疲劳性能好，多数金属材料的疲劳强度为拉伸强度的1/3～1/2，而聚合物基复合材料的疲劳强度可达其拉伸强度的70～80%。3．减震性好4．耐烧蚀性卓越，聚合物基复合材料的比热容大，熔化热、汽化热也高，故在高温下能吸收大量的热，具有良好的耐烧蚀性能。5．可设计性强，成型工艺简单6．过载时安全性能好，由于复合材料中的增强体具有一定量，纵使有少量增强体发生了破坏，其承受的载荷还会重新分布，不至于使工件在短期内失去承载能力。不足：抗冲击强度差、纤维增强的聚合物基复合材料的横向强度和层间剪切强度低。此外，在湿热环境下性能会发生变化。11．C/C复合材料的性能特点？①全由碳元素组成，碳原子间具有极强的亲和力，有良好的物理、化学和力学性能。②相对密度小（小于2.0g·cm-3），仅为镍基高温合金的1/4，陶瓷材料的1/2，具有极高的比强度和比弹性模量。③高的烧蚀热、低的烧蚀率，且烧蚀均匀，可承受3000℃的高温，在火箭发动机喷管、喉衬等均具有无与伦比的优越性。④耐磨擦性能优异，摩擦系数小，性能稳定，是各种耐磨、摩擦部件的最佳候选材料。⑤具有良好的生物相容性，与人体骨骼的密度和模量相当，是制备人体骨骼、牙齿等的理想候选材料。12．内生型增强体的特点是什么？（不确定）界面干净、热力学稳定、无反应层、结合强度高。13.金属基体的选用原则是什么？1.根据金属基复合材料的使用要求，2.根据金属基复合材料的组成特点，3.基体金属与增强物的相容性。（百度文库）10161203班复合材料复习资料加油~~O(∩_∩)O~~14.简述常见的原位反应合成方法有哪些？1．SHS自蔓延燃烧反应法，2．XD放热弥散法，3．CR接触反应法，4．VLS气液反应法，4．VLS气液反应法，5．DIMOX直接熔体氧化法，6．球磨合成法，7．LSM混合盐反应法，8．PRIMEX浸渗反应法，9.微波合成法15．聚合物基复合材料的界面作用的理论有哪些？1）浸润吸附理论，2）化学键理论，3）物理吸附理论，4）过渡层理论，5）拘束层理论，6）扩散层理论，7）减弱界面局部应力作用理论，8）静电吸引16．SiC纤维的性能特点？1）力学性能：主要即为nicalon的力学性能2）热性能：热性能优良，1000℃以下，力学性能基本不变，可长期使用；1300℃以上时，性能下降。3）耐化学性能：耐化学性能优良，80℃以下耐强酸（HCl、H2SO4、HNO3），用30%NaOH浸蚀20h，纤维仅失重1%以下，且力学性能不变；与金属在1000℃以下也不发生反应，且有良好的浸润性，宜制金属基复合材料。4）耐辐射和吸波性能：碳化硅的吸波能力超强，是最有效的吸波材料；对3.2×1010中子/秒的快中子辐射1.5h或以能量为105中子伏特、200纳秒的强脉冲γ射线照射下，其强度均无明显下降。17．影响晶须增韧的因素是什么？1）晶须直径：随晶须直径的增加，晶须上的界面剪切应力与拉伸应力的比线性增加。剪切应力提高，不利于脱粘拨出，拨出、桥联增韧贡献下降。2）晶须强度：晶须强度提高，增韧效果增强。3）晶须表面化学特性：影响界面结合强度，晶须表面化学特性取决于晶须的表面特性、体系组成、制备工艺及基体与晶须间的作用。4）体系组成：不同体系影响界面的残余应力，而界面的残余应力与界面滑移阻力密切相关。5）基体的弹性模量：由公式3-85或3-90可知，Ec提高，晶须桥联和晶须拔出对陶瓷增韧的贡献均有增加。6）晶须表面涂层：通过控制表面涂层，改变界面结合强度，当界面结合强度由高转为低时，此时的增韧机制由桥联增韧逐渐变为拔出增韧。7）晶须的分散性：晶须在基体团聚，将严重影响整体的烧结过程，形成气孔和缺陷聚集区；并造成有的区域不含晶须，起不到增韧效果。18．为什么晶须与陶瓷基体的界面结合强度过强反而对复合材料韧性提高不利？界面结合强度直接影响晶须的增强和增韧，并存在着一个最佳值。过高，晶须将与基体一起断裂，限制了晶须拨出，从而减少了晶须的拨出对增韧的贡献，但有利于载荷转移，提高了增强效果；过低，晶须的拨出功下降，对增韧增强均不利。19.简述ZrO2的相变增韧机制？高温到低温的降温过程中，ZrO2同样发生同质异构转变。其中的相变过程伴随有3%～5%的体积膨胀，加热至1170℃时，m--Zr