复合材料复习题

一、判断题1、MMC具有比其基体金属或合金更高的比强度和比模量。（）2、陶瓷纤维增强MMC的抗蠕变性能高于基体金属或合金。（）3、Kevlar纤维具有负的热膨胀系数。（）4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（）5、陶瓷复合材料中，连续纤维的增韧效果远远高于颗粒增韧的效果。（）6、聚乙烯纤维是所有合成纤维中密度最低的纤维。（）7、比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比。（）8、界面间粘结过强的复合材料易发生脆性断裂。（）9、氧化铝纤维仅有-Al2O3晶体结构。（）10、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（）11、纤维表面处理是为了使纤维表面更光滑。（）11、所有的天然纤维是有机纤维，所有的合成纤维是无机纤维。（）12、石墨纤维的含碳量、强度和模量都比碳纤维高。（）13、基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化。（）14、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的丝芯上形成的。（）15、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（）16、单向增强和三维增强的Cf/C的力学与物理性能（热膨胀、导热）为各向同性。（）17、采用硼类添加剂，如B2O3、B4C等，Cf/C的抗氧化温度可提高到600℃左右。（）18、目前，高温抗氧化保护涂层已可使Cf/C安全使用温度达1650℃，在更高温度下只能起短时保护作用。（）19、陶瓷基复合材料的最初失效往往是陶瓷基体的开裂。（）20、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但非充分条件。（）21、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（）22、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（）23、陶瓷基复合材料的制备过程大多涉及高温，因此仅有可承受高温的增强材料才可被用于制备陶瓷基复合材料。（）24、复合材料具有可设计性。（）25、玻璃陶瓷是含有大量微晶体的陶瓷。（）26、Cf/C是目前唯一可用于温度高达2800℃的高温复合材料，但必须是在非氧化性气氛下。（）27、一般沉积碳、沥青碳以及树脂碳在偏光显微镜下具有相同的光学特征，即各向同性。（）28、一般，颗粒及晶须增强MMC的疲劳强度及寿命比基体金属或合金高。（）二、单项选择题1、对功能复合材料描述不正确的是（B）A、是指由功能体和基体组成的复合材料。B、包括各种力学性能的复合材料。C、包括各种电学性能的复合材料。D、包括各种声学性能的复合材料2、剪切效应是指（A）A、短纤维与基体界面剪应力的变化。B、在纤维中部界面剪应力最大。C、在纤维末端界面剪应力最大。D、在纤维末端界面剪应力最小。3、目前，大多数聚合物基复合材料的使用温度为（B）A、低于100℃。B、低于200℃。C、低于300℃。D、低于400℃。4、浆体是（D）A、一种溶胶。B、丢失一定液体的溶胶。C、颗粒小于100mm的小颗粒在液体中的悬浮液。D、1-50m颗粒在液体中的悬浮液。5、在体积含量相同情况下，SiC晶须与颗粒增强MMC（B）A、具有基本相同的抗拉强度和屈服强度。B、具有基本相同的拉伸模量。C、具有基本相同的断裂韧性。D、具有基本相同的蠕变性能。6、不属于生产碳纤维的主要原料是（C）A、沥青。B、聚丙烯腈。C、聚乙烯。D、人造丝。7、金属基复合材料的使用温度范围为（B）A、低于300℃。B、在350-1100℃之间。C、低于800℃。D、高于1000℃。8、玻璃钢是（B）A、玻璃纤维增强Al基复合材料。B、玻璃纤维增强塑料。C、碳纤维增强塑料。D、氧化铝纤维增强塑料。9、材料的比模量和比强度越高（A）A、制作同一零件时自重越小、刚度越大。B、制作同一零件时自重越大、刚度越大。C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。10、聚酰亚胺的使用温度一般在：（D）A、120℃以下B、180℃以下C、250℃以下D、250℃以上11、混合定律（A）A、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈线性变化。B、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈曲性变化。C、表达了复合材料的性能与基体和增强体性能与含量的变化。D、考虑了增强体的分布和取向。12、下面描述不正确的是（C）A、聚乙烯纤维具有最佳的比模量和比强度搭配。B、碳纤维的比模量最高。C、氧化铝纤维的比模量和比强度最高。D、玻璃纤维的比模量最低。13、复合材料界面的作用（B）A、仅仅是把基体与增强体粘结起来。B、将整体承受的载荷由基体传递到增强体。C、总是使复合材料的性能得以改善。D、总是降低复合材料的整体性能。14、选择C/C高温抗氧化涂层材料的主要关键是：（C）A、涂层材料的高熔点。B、涂层材料高温抗氧化性和热膨胀系数。C、涂层的氧扩散渗透率极低和与C/C的热膨胀系数匹配性。D、涂层材料高温挥发性。15、下列物质属于复合材料的是（A）A玻璃钢B人造皮革C钢化玻璃D合成树脂16、复合材料的优点是（D）①强度高②质量轻③耐高温④耐腐蚀A仅①④B仅②③C除③外D①②③④17、随着社会的发展，复合材料是一类新型的有前途的发展材料，目前符号材料最主要的应用领域是（C）A高分子分离膜B人类的人工器官C宇宙航空工业D新型药物三、概念解释题1、CVD法CVD法是增强材料的一种表面处理方法，为了使表面性能提高，可以采用种种表面强化的手段。表面强化不仅能使耐腐蚀性提高，而且还可以缓和表面的缺陷。利用表面材料的低热膨胀系数，在表面形成残余压应力，使材料的强度提高。CVD（化学气相沉积）是用热、电磁波等手段，使以气相提供的原料在基体表面反应，生成固相的物质并沉积在基体的表面。控制沉积过程，可以在表面形成覆盖膜。2、树脂传递模塑将热固性树脂及固化剂混合均匀后注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，经固化、脱模制得制品的过程称为树脂传递模塑，简称(RTM)。3、晶须长径比在10～1000单晶体。晶体结构完整、内部缺陷较少，其强度和模量均接近完整晶体材料的理论值，是目前发现的固体的最强形式。是长在银、铜等金属上的象霉菌一样的东西，可以从溶液、熔液、固体中生成并生长，也可以通过气相反应来制取。4、氟树脂是一类由乙烯分子中氢原子被氟原子取代的后的衍生物合成的聚合物。氟树脂的分子链结构中由于有C-F键，碳链外又有氟原子形成的空间屏蔽效应，故其具有优异的化学稳定性、耐热性、介电性、耐老化性和自润滑性等。主要的品种有聚四氟乙烯（PTFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF），其中聚四氟乙烯占90%以上等。5、芳纶纤维是指日前巳工业化生产并广泛应用的聚芳酰胺纤维。国外商品牌号叫凯芙拉(Kevlar)纤维，我国暂命名为芳纶纤维，有时也称有机纤维。芳纶纤维是对苯二甲酰与对苯二胺的聚合体，经溶解转为液晶纺丝而成。6、硼纤维是一种将硼元素通过高温化学气相法沉积在钨丝表面制成的高性能增强纤维。它具有很高的比强度和比模量，也是制造金属复合材料最早采用的高性能纤维。四、简答题1、什么是缠绕成型？制备树脂基复合材料的缠绕成型有哪些优点和缺点？答：缠绕成型就是把连续的纤维丝束（布）用树脂润湿后均匀而有规律地缠绕在旋转的轴上的一种成型方法。优点：由于可以按照承力要求确定纤维的方向、层次、数量，可实现强度的设计；纤维伸直和按规律排列的整齐性和精确度高于任何其它成型方法，制品能充分发挥纤维的强度，因此比强度和比刚度均高；玻璃钢压力容器比钢质减重40-60%；生产效率高可成型各种尺寸的制品。缺点：设备投资大；不能生产凹形制品。2、简述复合材料中金属基体的选择原则。（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：对于连续纤维增强金属基复合材料，不要求基体有很高的强度，对于非连续增强金属基复合材料（颗粒、晶须、短纤维），基体承担主要载荷，要求高强度。（3）根据金属基体与增强材料的界面状态和相容性选择金属基体时，尽量避免基体与增强材料发生化学反应，同时应注意基体与增强材料的相容性，基体和增强材料应该有较好的浸润性。3、在金属基复合材料的加工过程中应考虑哪几方面的问题？A.增强体的分散问题B.制造过程对制品性能的影响C.制造过程中应避免各种不利反应D.简单易行,适于批量生产,尽可能直接制成接近最终形状和尺寸的零件4、简述影响增强材料与基体粘结性能的因素。固-液复合过程中，固体表面与液体的浸润性。不同组分的分子或原子彼此相互接近时的状态，形成化学结合时相互作用的强弱。化学结合的形式（主价键结合：共价键、离子键、金属键等；次价键作用：静电作用、诱导力、色散力、氢键、分子间的扩散等）。5、简述复合材料制造过程中增强材料的损伤类型及产生原因。力学损伤：属于机械损伤，与纤维的脆性有关。脆性纤维（如陶瓷纤维）对表面划伤十分敏感，手工操作、工具操作，纤维间相互接触、摆放、缠绕过程都可能发生。化学损伤：主要为热损伤，表现为高温制造过程中，增强体与基体之间化学反应过量，增强体中某些元素参与反应，增强体氧化。化学损伤与复合工艺条件及复合方法有关。热损伤伴随着增强体与基体之间界面结构的改变，产生界面反应层，使界面脆性增大、界面传递载荷的能力下降。6、什么是手糊成型？手糊成型有哪些优缺点？该工艺可制备哪些复合材料制品？答：手糊成型是先将树脂、固化剂及各种配料制成树脂糊，在模具上刷一层树脂糊，再铺贴上一层事先裁好的纤维织物，用辊子或刮刀压实，赶出气泡。再重复上述操作，直到达到要求的厚度为止。然后在一定的条件下进行固化，得到制品。手糊成型工艺优点：操作简便，操作者容易培训；设备投资少，生产费用低；模具材料来源广，制作相对简单；能生产大型和复杂结构的制品；制品可设计性好，且容易改变设计。手糊成型工艺缺点：制品质量依赖于操作者得技能水平，质量不易控制；生产效率低、周期长；产品的力学性能较低。手糊成型制品：波形瓦、浴盆、冷却塔、卫生间、贮槽、风机叶片、各类渔船、游艇、大型雷达天线罩、设备防护罩、飞机蒙皮、机翼、火箭外壳等。7、金属基复合材料加工中的难点是什么，如何解决这些难点？答：难点：高温下的界面反应、氧化反应等；金属与增强体之间浸润性差，甚至不浸润；将增强体按设计要求的含量、分布、方向均匀地分布。解决办法：1）增强体表面处理有效防止界面反应，相互扩散，溶解等；有效改善基体与增强体的润湿性；优化界面结构和性能。2)加入适当合金元素，优化合金成份，改善金属基体之间的浸润性，有效地防止界面反应。例如加入钛、锆、铌、铈等元素。3）优化工艺方法及工艺参数8、热塑性树脂基复合材料与热固性树脂基复合材料在性能和加工工艺上的区别是什么？答：热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物。热塑性树脂—柔韧性大，脆性低，加工性能好，但刚性、耐热性、尺寸稳定性差。热固性树脂是以不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂等为主的高分子化合物。热固性树脂—刚性大，耐腐蚀性、耐热性、尺寸稳定性好，不易变形，成型工艺复杂，加工较难。加工工艺上：热塑性树脂—受热软化或熔融，可进行各种线型加工，冷却后变得坚硬。再受热，又可进行熔融加工，具有可重复加工性。热固性树脂—受热熔融的同时发生固化反应，形成立体网状结构，冷却后再受热不熔融，在溶剂中不溶解，不具有重复加工性。9、不饱和聚酯树脂的基本配方是什么？各起什么作用？不饱和聚酯：主要成分稀释剂：稀释作用（降低聚酯粘度），参与树脂固化，如苯乙烯。引发剂：分解产生自由基，引发树脂聚合（交联、固化），如BPO。促进剂：诱导引发剂分解，加快树脂固化，如环烷酸钴。其它成分：颜料、增稠剂、热塑性低收缩剂等。