復(fù)合材料10道題答案

1、復(fù)合材料 10 道題答案1.什么是復(fù)合材料，它的特性是什么？結(jié)合復(fù)合材料的特點(diǎn)解釋了其 廣泛應(yīng)用的原因。定義 :復(fù)合材料是指含有多種成分的新材料，不同成分有機(jī)結(jié)合，具 有新的材料特性。 既能保留原組分或材料的主要特性， 又能通過(guò)復(fù)合 效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能； 通過(guò)材料設(shè)計(jì)， 各部件的性能可以 相互補(bǔ)充和關(guān)聯(lián)，從而獲得新的優(yōu)異性能。特點(diǎn) :(1) 在特定的基質(zhì)中填充一種或多種填料。(2) 它既能保留原部件或材料的主要特性，又能通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原 部件所不具備的性能。 (3)通過(guò)材料設(shè)計(jì)，各部件的性能可以相互補(bǔ) 充和關(guān)聯(lián)，從而獲得新的優(yōu)越性能。 (4)材料可按要求設(shè)計(jì)和制造。(5)它可以制成

2、任何形狀的產(chǎn)品。復(fù)合材料的形成與產(chǎn)品的形成是同 步的，因此避免了多重加工過(guò)程。應(yīng)用領(lǐng)域 :(1) 熱穩(wěn)定性好，比強(qiáng)度和比剛度高，可用于航空航天領(lǐng)域。(2) 特殊的減振特性可以減少振動(dòng)和噪音，抗疲勞性能好，損壞后易 于修復(fù)，便于整體成型，可用于汽車領(lǐng)域。(3) 碳纖維與樹脂基體復(fù)合形成的具有良好耐蝕性的人才可用于化 工、紡織和機(jī)械制造領(lǐng)域。(4) 優(yōu)異的機(jī)械性能和不吸收 X 射線，可用于醫(yī)療領(lǐng)域。 (5)生物相容 性和血液相容性，可用于生物醫(yī)用材料。此外，復(fù)合材料也用于制造 運(yùn)動(dòng)器材和建筑材料。2.簡(jiǎn)要描述 RTM 過(guò)程，解釋過(guò)程的特征，可以制備什么樣的產(chǎn)品， 給出實(shí)際產(chǎn)品的例子，并解釋制備產(chǎn)品

3、的過(guò)程和過(guò)程條件。 樹脂傳遞模塑法，在這種方法中，增強(qiáng)材料被切割或制成預(yù)成型件， 然后放入模腔中。 將預(yù)成型件放置在合適的位置， 以確保模具的密封。 模具閉合后，樹脂被注入模腔，流過(guò)加強(qiáng)件，排出氣體，并潤(rùn)濕纖維 (加強(qiáng)件 )，多余的樹脂將從排氣孔排出到模腔。之后，樹脂在一定條 件下固化并取出，得到產(chǎn)品。工藝特點(diǎn) :產(chǎn)品尺寸由模具型腔決定，產(chǎn)品尺寸精度高，內(nèi)外表面精 確，不需要額外加工，但工藝難度大，注膠周期長(zhǎng)，注膠質(zhì)量不易控 制。該產(chǎn)品樹脂含量高，模具成本高。操作人員不接觸膠液，工作條 件良好。它適用于具有一定厚度和尺寸要求的零件， 如飛機(jī)機(jī)頭固體壁結(jié)構(gòu)天線罩、復(fù)合材料汽車保險(xiǎn)杠、 A3XXX

4、X 年左右甚至更長(zhǎng)時(shí)間，而功 能基復(fù)合材料的開發(fā)周期要短得多。(3) 附加值高，單位質(zhì)量?jī)r(jià)格和利潤(rùn)遠(yuǎn)高于結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。 (4)小批量、 多品種。功能復(fù)合材料數(shù)量不多，但需求品種很多。(5) 適合特殊用途。在許多場(chǎng)合，功能復(fù)合材料具有其他材料無(wú)法比 擬的使用特性。 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要用作承重結(jié)構(gòu)的材料， 由能夠承受 載荷的加強(qiáng)體部件和既能耦合又能傳遞力的基體部件組成。差異 :(1) 結(jié)構(gòu)材料研究周期長(zhǎng)，功能復(fù)合材料研究周期短。(2) 功能復(fù)合材料的單位質(zhì)量?jī)r(jià)格和利潤(rùn)遠(yuǎn)高于結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。(3) 功能復(fù)合材料通常由一個(gè)或多個(gè)功能體和基體組成，基體起粘結(jié) 和成型的作用； 該結(jié)構(gòu)復(fù)合材料由增強(qiáng)體和基體組成

5、， 基體起到粘結(jié)和成型的作用，同時(shí)還起到傳遞載荷的作用。 (4)功能復(fù)合材料難以用物理量來(lái)衡量，需要用材料的優(yōu)越價(jià)值來(lái)綜合評(píng)價(jià)。 (5)功能復(fù)合 材料具有很大的設(shè)計(jì)自由度。 未來(lái)，功能復(fù)合材料的比重將超過(guò)結(jié)構(gòu) 復(fù)合材料，成為復(fù)合材料發(fā)展的主流。發(fā)展趨勢(shì)是從低級(jí)到高級(jí) :功 能 -多功能 -敏捷 -智能。(1) 從單一功能向雙重功能、多功能發(fā)展。 (2)從功能到敏捷和智能。 功能承載一體化和輕量化。 (4)功能體的高性能和精細(xì)化。 使用性能穩(wěn)定， 使用壽命長(zhǎng)。 高精度設(shè)計(jì)技術(shù)與設(shè)計(jì)和制造的集 成。無(wú)余量成型和低成本制造技術(shù)。8.什么是納米復(fù)合材料？制備納米復(fù)合材料有什么困難，如何用具體 的例子來(lái)

6、解決？納米復(fù)合材料是指分散相尺寸至少一維小于 100 納米的復(fù)合材料 (含 納米單元相的復(fù)合材料 )。根據(jù)基體顆粒大小與分散相的關(guān)系，復(fù)合 材料可分為微米 -微米、微米 -納米、納米 -納米復(fù)合材料。 影響聚合物納米材料研發(fā)的最大技術(shù)障礙是無(wú)機(jī)納米粒子在有機(jī)聚 合物中的均勻分散。 在聚合物納米復(fù)合材料的制備過(guò)程中， 可以通過(guò) 改變無(wú)機(jī)納米粒子的表面組成和結(jié)構(gòu)來(lái)改善無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)之間的 相容性以及兩相之間的結(jié)合。由于納米組分的粒徑小、比表面積大， 容易形成較大尺寸的聚集體， 因此很難發(fā)揮納米相的獨(dú)特作用， 因?yàn)?納米復(fù)合材料中沒(méi)有或只有很少的納米相。 例如，碳納米管用于增強(qiáng) 碳/碳復(fù)合材料時(shí)，由

7、于粒徑小，碳納米管容易團(tuán)聚，不容易分散在 基質(zhì)瀝青中，因此需要改性，獲得更好的分散效果。分散方法 :(1)超聲波分散。利用超聲波產(chǎn)生的局部高溫、高壓或強(qiáng)沖擊波和微 射流削弱納米粒子之間的納米作用能量，防止團(tuán)聚；(2) 機(jī)械攪拌和分散。 納米粒子在外力的剪切作用下分散在介質(zhì)中； (3) 分散劑分散。加入絮凝劑或加入表面活性劑； (4)化學(xué)改性和分散 (以 下四種方法 )。(1)表面化學(xué)反應(yīng)。使無(wú)機(jī)納米粒子與偶聯(lián)劑或相應(yīng)的 能與無(wú)機(jī)物及聚合物反應(yīng)的有機(jī)化合物反應(yīng)， 在無(wú)機(jī)納米粒子表面形 成牢固結(jié)合的新的有機(jī)分子膜，從而提高聚合物相容性的作用能力； (2)表面物理涂層。將無(wú)機(jī)納米粒子分散到應(yīng)用的聚合

8、物稀溶液中， 充分浸泡吸附， 蒸發(fā)掉溶劑或用沉淀劑在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下在無(wú)機(jī)納米粒子 表面進(jìn)行聚合物包覆；(3) 表面聚合。聚合物的單體吸附在無(wú)機(jī)納米粒子的表面，或插入無(wú) 機(jī)納米粒子的孔中， 通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ň酆希?制備無(wú)機(jī)納米粒子的低聚 物母料，可進(jìn)一步用于制備高填充量的聚合物納米材料。(4)聚合物接枝改性。 聚合物通過(guò)溶液法或熔融法接枝或嵌段改性， 以增加聚合 物對(duì)無(wú)機(jī)納米粒子的作用力和相容性。10.給出一個(gè)復(fù)合樹脂系統(tǒng)的例子，并說(shuō)明每個(gè)組成部分的功能。環(huán) 氧樹脂在碳纖維 /環(huán)氧樹脂復(fù)合材料基體中的作用 :(1)將分散的填料 結(jié)合在一起，形成整體復(fù)合材料，并賦予成品一定的形狀；(2) 保護(hù)填料免受不利環(huán)境的影響或受其影響較?。?(3)填充物的載體，其向 填充物傳輸負(fù)載或信號(hào)； (4)確定復(fù)合材料的加工性能； (5)實(shí)現(xiàn)填料 功能。復(fù)合材料的拉伸、壓縮、剪切、耐熱和耐腐蝕性能與基體密切 相關(guān) 增強(qiáng)碳纖維 :抗拉強(qiáng)度高，彈性模量大，重量輕；