復(fù)合材料復(fù)習(xí)

1、復(fù)合材料學(xué)作業(yè)1. 常見(jiàn)的材料強(qiáng)化途徑都有哪些？請(qǐng)分別進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、形變強(qiáng)化、相變強(qiáng)化。【固溶強(qiáng)化】溶入固溶體中的溶質(zhì)原子產(chǎn)生晶格畸變，晶格畸變?cè)龃罅宋诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使滑移難以進(jìn)行，從而使合金固溶體的強(qiáng)度與硬度增加。在溶質(zhì)原子濃度適當(dāng)時(shí)，可提高材料的強(qiáng)度和硬度，而其韌性和塑性卻有所下降?！炯?xì)晶強(qiáng)化】通過(guò)細(xì)化晶粒而使金屬材料力學(xué)性能提高的方法稱(chēng)為細(xì)晶強(qiáng)化，符合霍爾-佩奇公式s=0+kd-1/2第二相粒子強(qiáng)化包括析出強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化。析出強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）：指金屬在過(guò)飽和固溶體中溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和（或）由其脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化的一種熱處理工藝。彌散

2、強(qiáng)化的實(shí)質(zhì)是利用彌散細(xì)微粒阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而提高材料的力學(xué)性能。【形變強(qiáng)化】金屬材料冷變形時(shí)強(qiáng)度和硬度升高.而塑性和韌性降低的現(xiàn)象?！鞠嘧儚?qiáng)化】它不是一種獨(dú)立的強(qiáng)化機(jī)制，實(shí)際上是固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、形變強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的綜合效應(yīng)。2. 碳鋼的常用熱處理工藝有哪些？主要操作方法及目的？有退火、正火、回火、淬火?！就嘶稹繉摷訜岬揭欢ǖ臏囟?，并保溫一定時(shí)間，然后，以相對(duì)緩慢的速度冷卻（隨爐或埋沙）到室溫，得到接近平衡狀態(tài)的顯微組織的熱處理。【目的】a）均勻化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒b）調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善成形和切削加工性能c）為淬火做好組織準(zhǔn)備【正火】將鋼加熱到奧氏體區(qū)完全奧氏體化

3、，然后出爐進(jìn)行空冷，以得到珠光體類(lèi)(索氏體)組織的熱處理?！灸康摹縜）改善低碳鋼和低碳合金鋼的可加工性能b）作為最終熱處理，提高工件力學(xué)性能c）作為中碳和低合金結(jié)構(gòu)鋼重要零件的預(yù)備熱熱處理d）消除熱加工缺陷【回火】將淬火鋼件重新加熱到Ac1以下的溫度，保溫，然后冷卻的一種熱處理形式。【目的】a）降低或消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件開(kāi)裂變形b）減少或消除殘余奧氏體，穩(wěn)定工件尺寸c）調(diào)整內(nèi)部組織和性能，滿(mǎn)足工件使用要求【淬火】加鋼加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變區(qū)進(jìn)行奧氏體化（亞共析鋼加熱到Ac3以上，過(guò)共析鋼加熱到Ac1以上），保溫一定時(shí)間，然后以大于淬火臨界冷卻速度進(jìn)行冷卻，使奧氏體發(fā)生非平衡轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體等

4、非平衡組織的熱處理工藝?！灸康摹渴共牧汐@得高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性能。3. 不銹鋼是如何提高其耐腐蝕性的？根據(jù)不同組織的形式，不銹鋼可分為哪些類(lèi)型？簡(jiǎn)述其主要組織特征和性能特點(diǎn)?！咎岣吣臀g性】a.固溶處理:將鋼加熱至1050 1150 使碳化物充分溶解，然后水冷（淬火），獲得單相奧氏體組織以減少原電池形成的可能性，提高耐蝕性。b.穩(wěn)定化處理(用于含鈦或鈮的不銹鋼)：固溶處理后，加熱到850 880 ，使鋼中鉻的碳化物完全溶解，鈦、鈮的碳化物不完全溶解。然后緩慢冷卻，讓碳化鈦、碳化鈮充分析出。碳不再同鉻形成碳化物，有效地消除晶界貧鉻，避免晶間腐蝕產(chǎn)生。c.消除應(yīng)力退火：將鋼加熱到300 350 消

5、除冷加工應(yīng)力；加熱到850 以上，消除焊接殘余應(yīng)力。d.使金屬鈍化，即在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護(hù)膜，將介質(zhì)與金屬材料隔離。不銹鋼可以分為四類(lèi)：馬氏體不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、奧氏體和鐵素體雙相不銹鋼 。(1) 【馬氏體型不銹鋼】鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于12%，在氧化性介質(zhì)中耐蝕。在非氧化性介質(zhì)中不能達(dá)到良好的鈍化，耐蝕性低。通過(guò)熱處理可以調(diào)整其力學(xué)性能的不銹鋼，即一類(lèi)可硬化的不銹鋼。(2) 【鐵素體型不銹鋼】鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%30%，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.15%，為單相鐵素體組織。耐蝕性比Cr13型鋼更好。退火或正火狀態(tài)下使用。強(qiáng)度較低、塑性很好，可用形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度。 (3)

6、【奧氏體型不銹鋼】碳含量很低，耐蝕性很好。鋼中常加入Ti或Nb，以防止晶間腐蝕。強(qiáng)度、硬度低，無(wú)磁性, 塑性、韌性和耐蝕性均較Cr13型不銹鋼更好。形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度，形變強(qiáng)化能力比鐵素體型不銹鋼要強(qiáng)。采用固溶處理進(jìn)一步提高耐蝕性。(4) 【奧氏體和鐵素體雙相不銹鋼】在奧氏體型不銹鋼的基礎(chǔ)上，提高鉻含量或加入其它鐵素體形成元素。其晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕破壞傾向較小，強(qiáng)度、韌性和焊接性能較好。節(jié)約Ni，得到廣泛應(yīng)用。4. 變形鋁合金與鑄造鋁合金的主要區(qū)別？簡(jiǎn)述鋁合金的強(qiáng)化熱處理方法及其機(jī)理?！咀冃武X合金】成分低于最大固溶度D的合金，加熱時(shí)能形成單相固溶體組織，塑性較好，適于變形加工，稱(chēng)為變形鋁合金?！?/p>

7、鑄造鋁合金】成分高于最大固溶度D 的合金，由于冷卻時(shí)有共晶反應(yīng)發(fā)生，流動(dòng)性較好，適于鑄造生產(chǎn)，稱(chēng)為鑄造鋁合金。強(qiáng)化熱處理方法和機(jī)理：1) 【方法】首先加熱至單相區(qū)，經(jīng)充分固溶處理后快速冷卻形成單相過(guò)飽和固溶體，然后再采用時(shí)效工藝處理，使得固溶的合金元素逐漸從基體相中以第二相形式析出，并通過(guò)控制析出相的結(jié)構(gòu)和分布形式從而使得鋁合金得以強(qiáng)化。2) 【基本機(jī)理】在時(shí)效過(guò)程中從基體中析出彌散分布的第二相，因造成基體材料晶格的畸變，增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力從而使材料得以強(qiáng)化。5. 簡(jiǎn)述鈦的合金化元素對(duì)其組織的影響以及相應(yīng)鈦合金的熱處理特點(diǎn)。1）合金元素溶入 -Ti 中形成固溶體, 穩(wěn)定化元素使同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度

8、升高。室溫強(qiáng)度低于鈦合金和（）鈦合金，但高溫(500 600 )強(qiáng)度比它們的高，組織穩(wěn)定，抗氧化性和抗蠕變性好，焊接性能也很好。不能淬火強(qiáng)化，主要依靠時(shí)效強(qiáng)化。2） 溶入 -Ti 中形成固溶體。穩(wěn)定化元素使同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度下降。鈦合金有較高的強(qiáng)度、優(yōu)良沖壓性能，可通過(guò)淬火和時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化。在時(shí)效狀態(tài)下，合金的組織為相和彌散分布的細(xì)小相粒子。3） （）鈦合金。鈦中加入穩(wěn)定化元素、大多數(shù)還加入穩(wěn)定化元素，得到（）鈦合金。塑性很好，容易鍛造和沖壓，并可通過(guò)淬火和時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化。熱處理后強(qiáng)度可提高50%100%。6. 鎳基高溫合金的主要特性？鎳基高溫合金的主要熱處理措施及其目的？【主要特性】a）可溶解較多

9、合金元素，具有合金能力，為改善性能提供可能b）面心立方，溫度增加不發(fā)生同素異形轉(zhuǎn)變，組織穩(wěn)定性好c）可形成共格有序的金屬間化合物，強(qiáng)化合金，得到很高的高溫強(qiáng)度d）化學(xué)穩(wěn)定性高，抗氧化、抗燃?xì)飧g【熱處理措施】固溶處理、中間熱處理、時(shí)效處理?！竟倘芴幚怼磕康模篴）將強(qiáng)化相和碳化物盡量溶入基體，得到單相組織，為時(shí)效沉淀析出均勻細(xì)小強(qiáng)化相做準(zhǔn)備。b）獲得均勻的合適晶粒尺寸?！局虚g熱處理】目的：a）使晶界析出一定量的各種碳化物相和硼化物相。b）使晶界及晶內(nèi)析出較大顆粒(Nb3Al/Ti)相。【時(shí)效處理】目的：在基體中析出強(qiáng)化相，以達(dá)到合金最大的強(qiáng)化效果。7. 陶瓷的主要制備工藝過(guò)程？影響陶瓷燒成的主要

10、因素？【工藝過(guò)程】1) 陶瓷原料的加工將原料先煅燒，然后粉碎，最后將所粉碎的粉料經(jīng)和水混合和捏練，就可以得到所需要的坯泥。2) 陶瓷坯體成型盡可能在模型中均勻地填充原料粉末，具體工藝有：注漿成型法、可塑成型法、加壓成型法、等靜壓成型法。3) 陶瓷的燒制將由粉體做成的坯體，加熱至其熔點(diǎn)附近，利用熱的作用使之致密化。【燒成影響因素】原始粉料的晶粒大小，燒結(jié)助劑的作用，燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間，燒結(jié)氣氛和成型壓力。8. 簡(jiǎn)述氧化鋯陶瓷的相變?cè)鲰g機(jī)理及其應(yīng)用?！驹鲰g機(jī)理】通過(guò)四方轉(zhuǎn)變成單斜馬氏體相變，ZrO2的這種由四方相向單斜相的相變過(guò)程同時(shí)伴隨約5%的體積膨脹。如果將ZrO2的這種相變點(diǎn)穩(wěn)定到室溫，使其

11、在承載時(shí)由應(yīng)力誘發(fā)產(chǎn)生四方相向單斜相相變，由于相變產(chǎn)生的體積效應(yīng)而吸收大量的斷裂能，從而產(chǎn)生相變?cè)鲰g?！緫?yīng)用】a.部分穩(wěn)定氧化鋯（PSZ）:加入不同量的穩(wěn)定劑可獲得相組成不同的氧化鋯陶瓷，若使部分t-ZrO2亞穩(wěn)至室溫，就獲得部分穩(wěn)定氧化鋯。b.四方氧化鋯（TZP）:若使t-ZrO2全部亞穩(wěn)至室溫，就獲得僅含四方氧化鋯的多晶體。c.全部穩(wěn)定氧化鋯（FSZ）:若使c-ZrO2全部亞穩(wěn)至室溫，獲得c-ZrO2單相材料，即全穩(wěn)定氧化鋯。d.以氧化鋯為分散相的增韌陶瓷：從目前實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，以ZrO2增韌Al2O3的效果最好，應(yīng)用也最廣泛。（應(yīng)用上目前主要是PSZ為主，TZP和FSZ性能要大大低于PSZ

12、）氧化鋯增韌的陶瓷可代替金屬制造模具、拉絲模、泵葉輪，還可制造汽車(chē)零件。9. 簡(jiǎn)述硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝過(guò)程、熟料礦物組成及其水化和凝結(jié)硬化過(guò)程?！竟に囘^(guò)程】“兩磨一燒”具體有，進(jìn)行生料的配置與磨細(xì)（石灰質(zhì)原料、粘土原料、校正原料），將生料煅燒使之部分熔融形成熟料，將熟料與適當(dāng)石膏共同磨細(xì)成為硅酸鹽水泥?！臼炝系V物組成】【水化與凝結(jié)硬化過(guò)程】水泥水具有流動(dòng)性、可塑性漿體水化失去可塑性凝結(jié)隨后水泥漿體開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度 堅(jiān)硬的水泥石硬化水泥加水后水化反應(yīng)首先在水泥顆粒表面劇烈進(jìn)行，生成水化物溶于水中，水泥顆粒又繼續(xù)暴露出新的表面與水作用，發(fā)生“楔劈”作用，最后生成具有流動(dòng)性、可塑性漿體。水化作用繼續(xù)進(jìn)行

13、，膠粒數(shù)量不斷增加，游離水分不斷減少，使膠體逐漸失去可塑性，出現(xiàn)凝結(jié)，但這是不具有強(qiáng)度，稱(chēng)為初凝。隨后膠凝體隨水分減少而逐漸緊密，膠凝體和結(jié)晶體穿插在一起，新的水花產(chǎn)物又不斷填充膠凝體和結(jié)晶體之間的空隙，使結(jié)構(gòu)更加緊密，水泥漿體開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度，稱(chēng)為終凝。最終變成堅(jiān)硬的水泥石完成硬化。（摻入石膏以延緩凝結(jié)）10. 簡(jiǎn)述線(xiàn)型非晶態(tài)聚合物的物理狀態(tài)及其主要特征，并畫(huà)出其典型的溫度形變曲線(xiàn)?！疚锢頎顟B(tài)】玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)【玻璃態(tài)】在區(qū)域I，溫度低，鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，只有側(cè)基、鏈節(jié)、鏈長(zhǎng)、鍵角等的局部運(yùn)動(dòng)，因此聚合物在外力作用下的形變小，具有Hooke彈性行為：形變?cè)谒查g完成，當(dāng)外力除去后，形變又立即恢

14、復(fù)，表現(xiàn)為質(zhì)硬而脆，這種力學(xué)狀態(tài)與無(wú)機(jī)玻璃相似，稱(chēng)為玻璃態(tài)?！靖邚棏B(tài)】隨著溫度的升高，鏈段運(yùn)動(dòng)逐漸“解凍”，形變逐漸增大；當(dāng)溫度升高到某一程度時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)得以充分發(fā)展，形變發(fā)生突變，進(jìn)入?yún)^(qū)域II；這時(shí)即使在較小的外力作用下，也能迅速產(chǎn)生很大形變；當(dāng)外力除去后，形變又可逐漸恢復(fù)。這種受力能產(chǎn)生很大的形變，除去外力后能恢復(fù)原狀的性能稱(chēng)高彈性，相應(yīng)的力學(xué)狀態(tài)稱(chēng)高彈態(tài)。【粘流態(tài)】當(dāng)溫度升到足夠高時(shí)，在外力作用下，由于鏈段運(yùn)動(dòng)劇烈，導(dǎo)致整個(gè)分子鏈質(zhì)量中心發(fā)生相對(duì)位移，聚合物完全變?yōu)檎承粤黧w，其形變不可逆，這種力學(xué)狀態(tài)稱(chēng)為粘流態(tài)。線(xiàn)型非晶態(tài)聚合物的【主要特征】具有柔順性，強(qiáng)度、塑性和彈性都很好。分子間易互

15、相滑動(dòng)，可溶解，可熔融，熱塑性樹(shù)脂多屬于這一類(lèi)，可反復(fù)多次加熱模塑。11. 決定高分子化合物（聚合物）機(jī)械性能的主要因素？如何提高聚合物的機(jī)械性能？決定高分子材料機(jī)械性能的【主要因素】：大分子鏈的（共價(jià)鍵）主價(jià)力、分子間作用力和大分子的柔順性及結(jié)晶度。分子鏈主價(jià)力、分子間力、結(jié)晶度，它們?cè)酱?，高分子聚合物的機(jī)械性能越好；機(jī)械性能隨聚合度的增加而增加，當(dāng)聚合度達(dá)到一定程度時(shí)，此種關(guān)系不明顯。提高聚合物的機(jī)械性能【措施】（1） 添加極性側(cè)基，提高分子間力（2） 在施加外力的情況下進(jìn)行結(jié)晶，有利于提高結(jié)晶度與取向度（3） 在不影響工藝性能的情況下盡可能的提高分子量12. 簡(jiǎn)述不飽和聚酯樹(shù)脂的主要組成

16、及其固化特點(diǎn)?！局饕M成】不飽和聚酯樹(shù)脂是混合物，通常是由樹(shù)脂（不飽和聚酯）、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進(jìn)劑等組成的。樹(shù)脂（不飽和聚酯）：線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，主鏈上具有重復(fù)酯鍵和不飽和鍵的聚合物。交聯(lián)劑：烯類(lèi)單體，既是溶劑，又是交聯(lián)劑。能溶解不飽和聚酯樹(shù)脂，使其雙鍵間發(fā)生共聚合反應(yīng)，得到體型產(chǎn)物，以改善固化后樹(shù)脂的性能。引發(fā)劑：一般為有機(jī)過(guò)氧化物，在一定的溫度下分解形成游離基，從而引發(fā)不飽和聚酯樹(shù)脂的固化。促進(jìn)劑：把引發(fā)劑的分解溫度降到室溫以下。不飽和聚酯樹(shù)脂的【固化特點(diǎn)】：不飽和聚酯樹(shù)脂的固化是放熱反應(yīng)，可分為三個(gè)階段：（a）膠凝階段：從加入促進(jìn)劑到不飽和聚酯（樹(shù)脂）變成凝膠狀態(tài)的時(shí)間，是固化過(guò)程最重要的階段

17、。（b）硬化階段：從樹(shù)脂開(kāi)始膠凝到具有一定硬度，能把制品從模具上取下為止的時(shí)間。（c）完全固化階段：通常在室溫下進(jìn)行，可能需要幾天至幾星期。13. 相比于不飽和聚酯和酚醛樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂的主要性能特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)？（1）不飽和聚酯：工藝性能好、粘度低，可在室溫下固化，固化過(guò)程沒(méi)有低分子副產(chǎn)物，適用于手糊成型，力學(xué)性能不如環(huán)氧樹(shù)脂，耐熱性較差，固化過(guò)程會(huì)有有毒氣體釋放；（2）酚醛樹(shù)脂：耐熱性好，電性能好，耐腐蝕，價(jià)格低廉，但必須高溫高壓成型，機(jī)械強(qiáng)度差，吸附性差；（3）環(huán)氧樹(shù)脂的主要性能特點(diǎn)：與增強(qiáng)材料的粘結(jié)力強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，介電性能良好，耐化學(xué)腐蝕性好。14. 玻璃纖維為何具有高強(qiáng)度？試討論影響玻璃纖

18、維強(qiáng)度的因素。玻璃的理論強(qiáng)度很高，但是由于微裂紋的存在，產(chǎn)生應(yīng)力集中，發(fā)生破壞，從而降低了玻璃的強(qiáng)度。（微裂紋假說(shuō)）玻璃纖維具有【高強(qiáng)度的原因】1玻璃纖維經(jīng)高溫成型時(shí)減少了玻璃溶液的不均一性，使得裂紋產(chǎn)生的機(jī)會(huì)減少；2玻璃纖維的橫截面較小，微裂紋存在的幾率也較小，導(dǎo)致玻璃纖維強(qiáng)度較高。影響玻璃纖維強(qiáng)度的【因素】：1、化學(xué)組成：不同的玻璃纖維（不同系統(tǒng)），強(qiáng)度有很大差別。一般來(lái)說(shuō)，含堿量越高（K2O、PbO），玻璃纖維的強(qiáng)度越低。2、玻璃纖維的直徑和長(zhǎng)度：隨著玻璃纖維的直徑和長(zhǎng)度的減小，微裂紋的數(shù)量和尺寸相應(yīng)地減小，從而提高了玻璃纖維的強(qiáng)度。3、存放時(shí)間：玻璃纖維存放一定時(shí)間后，由于空氣中的水分

19、對(duì)玻璃纖維的侵蝕，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。4、施加負(fù)荷時(shí)間：玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度隨著施加負(fù)荷時(shí)間的增加而降低，當(dāng)環(huán)境濕度較高時(shí)更加明顯。5、玻璃纖維成型方法和成型條件也有很大影響。15. 簡(jiǎn)述聚丙烯腈基碳纖維的制造工藝。1、穩(wěn)定化處理（預(yù)氧化）：200300，氧化性氣氛，在原絲受張力的情況下進(jìn)行使鏈狀聚丙烯腈分子發(fā)生交聯(lián)、環(huán)化、氧化、脫氫等化學(xué)反應(yīng)，形成耐熱的梯形結(jié)構(gòu)，以承受更高的碳化溫度、提高碳化收率、改善力學(xué)性能。2、碳化處理：在高純惰性氣氛和一定張力下，將預(yù)氧絲加熱至10001500發(fā)生熱分解，以除去非碳原子（N、H、O等），形成亂層石墨結(jié)構(gòu)，生成碳含量約95wt%的碳纖維。3、碳纖維的石墨化處理：

20、在高純氬氣保護(hù)下，快速升溫至2000-3000，碳纖維中殘留的非碳原子進(jìn)一步脫除，亂層石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為類(lèi)似石墨的結(jié)晶狀態(tài)。對(duì)纖維繼續(xù)施加牽伸力，使石墨晶體的六角層平面平行于纖維軸取向，進(jìn)而提高模量。16. 簡(jiǎn)述硼纖維的主要制備工藝？硼纖維是一種將硼元素通過(guò)高溫化學(xué)氣相法沉積在鎢絲或石英纖維表面制成的高性能增強(qiáng)纖維?！局饕苽涔に嚒炕瘜W(xué)氣相沉積法（CVD）。在一根受熱的纖芯上（e.g.鎢絲），用氫氣還原三氯化硼，生成無(wú)定形的硼，并沉積在芯材的表面，形成直徑大約100m的硼纖維。17. 簡(jiǎn)述SiC纖維主要性能特點(diǎn)和應(yīng)用?！拘阅芴攸c(diǎn)】1. 力學(xué)性能優(yōu)異：碳化硅纖維由均勻分散的微晶構(gòu)成，凝聚力很大，應(yīng)力

21、能沿著致密的粒子界面分散。2. 耐熱氧化性能好：可以在高溫下（1000）長(zhǎng)時(shí)間使用。1300以上力學(xué)性能降低。3. 化學(xué)穩(wěn)定性好：耐酸耐堿性能好。4. 與金屬有良好的浸潤(rùn)性：除非高溫，基本不與金屬反應(yīng)。因此可與多種金屬?gòu)?fù)合。5. 耐輻照性能和吸波性能好：可吸收雷達(dá)波，可能作為高強(qiáng)度、耐高溫、耐輻射的多功能隱身材料?！緫?yīng)用】1. 耐熱材料：力學(xué)性能優(yōu)異，又耐高溫、耐腐蝕、耐輻射，因此是理想耐熱材料。 2. 樹(shù)脂基復(fù)合材料：碳化硅纖維和環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合，復(fù)合材料性能優(yōu)良，可用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片、飛機(jī)門(mén)窗、直升飛機(jī)螺旋槳等。也有人用來(lái)制造滑雪板、高爾夫球棒等體育用品。 3. 陶瓷基復(fù)合材料：可大大提

22、高陶瓷的耐沖擊強(qiáng)度。碳化硅纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在高溫下也有極高的彎曲強(qiáng)度。因此碳化硅纖維增強(qiáng)陶瓷或者玻璃復(fù)合材料，同樣可用于火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫部件18. 簡(jiǎn)述前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備SiC纖維的主要工藝流程，以及為提高SiC纖維性能可采取的主要工藝措施？SiC纖維的前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法主要【工藝流程】：以有機(jī)硅聚合物為前驅(qū)體，經(jīng)過(guò)熔融紡絲后，不熔化處理及在高溫惰性氣氛下熱處理，可以制得細(xì)直徑的連續(xù)SiC纖維。為提高SiC纖維性能，可采取的【主要工藝措施】：1、通過(guò)電子輻照交聯(lián)的方法大幅度地降低了SiC纖維中的氧含量從而顯著改善了SiC纖維的性能2、選擇合適的化學(xué)元素（如鋁和硼）加入到前驅(qū)體中，因有利于纖維高溫?zé)?/p>

23、結(jié)時(shí)的致密化，從而提高合成SiC纖維的耐高溫性能。19. 簡(jiǎn)述復(fù)合材料的界面結(jié)合類(lèi)型及其特點(diǎn)。復(fù)合材料的【界面結(jié)合類(lèi)型】有機(jī)械結(jié)合、溶解與浸潤(rùn)結(jié)合、反應(yīng)界面結(jié)合、混合結(jié)合。1、機(jī)械結(jié)合：增強(qiáng)材料與基體之間僅依靠純粹的粗糙表面相互嵌入（互鎖）作用進(jìn)行連接（摩擦力），沒(méi)有化學(xué)作用。2、溶解與浸潤(rùn)結(jié)合：在復(fù)合材料的制造過(guò)程中，增強(qiáng)材料與基體間的接觸角小于90°，增強(qiáng)材料與基體間有一定的溶解能力，由單純的浸潤(rùn)和溶解作用，使增強(qiáng)材料和基體形成交錯(cuò)的溶解擴(kuò)散界面，是一種分子間力和氫鍵的結(jié)合。3、反應(yīng)界面結(jié)合：基體與增強(qiáng)材料間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在界面上形成新的化合物、以主價(jià)鍵力相互結(jié)合。反應(yīng)結(jié)合受擴(kuò)散

24、控制，擴(kuò)散包括反應(yīng)物質(zhì)（反應(yīng)初期時(shí)）在組分物質(zhì)中的擴(kuò)散和在（反應(yīng)后期時(shí)）反應(yīng)產(chǎn)物中的擴(kuò)散。要實(shí)現(xiàn)良好的反應(yīng)結(jié)合，必須選擇最佳的制造工藝參數(shù)（溫度、壓力、時(shí)間、氣氛等）來(lái)控制界面反應(yīng)的程度。界面結(jié)合先隨反應(yīng)程度提高而增加結(jié)合強(qiáng)度，但反應(yīng)達(dá)到一定程度后，界面結(jié)合有所減弱。4、混合結(jié)合：上述界面結(jié)合方式的混合，實(shí)際情況中發(fā)生的重要的界面結(jié)合形式。20. 簡(jiǎn)述玻璃纖維的表面處理中偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)及作用機(jī)理玻璃纖維的主要成分為SiO2，表面吸水后生成-OH，可與含-OH、COOH、-Cl的偶聯(lián)劑反應(yīng)成醚鍵結(jié)合?！净瘜W(xué)結(jié)構(gòu)】偶聯(lián)劑通式：R-M-XM中心離子：Cr3+、Ti4+等高價(jià)金屬離子。R可與聚合物交

25、聯(lián)的基團(tuán)，如不飽和雙鍵、氨基等。X可與玻璃纖維表面醚化的活性基團(tuán)，如鹵素原子、羥基、乙酰基等?！咀饔脵C(jī)理】偶聯(lián)劑覆蓋在玻璃纖維表面，通過(guò)-R與-X基團(tuán)連接，使得增強(qiáng)材料和基體牢固的粘合在一起，起到“架橋作用”。21. 試述碳纖維的常用表面處理方法及作用機(jī)理。碳纖維的常用【表面處理方法】有表面清潔法、氧化法、表面涂層法和等離子體改性法。（1）【表面清潔法】將碳纖維在惰性氣體保護(hù)下加熱到一定高溫并保溫一定時(shí)間，達(dá)到清除吸附水，凈化表面的目的。（2）【氧化法】在纖維表面形成微孔或刻蝕溝槽以提高表面粗糙度，并且引進(jìn)具有極性或反應(yīng)性官能團(tuán)。（3）【表面涂層法】沉積涂層減弱纖維表面缺陷，緩和界面應(yīng)力，使基

26、體與纖維材料間產(chǎn)生耦合等。（4）【等離子體改性】等離子體撞擊碳纖維表面，引起其表層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引入活性基團(tuán)，改善碳纖維表面與基體的結(jié)合力。22. 簡(jiǎn)述顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)理以及影響顆粒強(qiáng)化的因素有哪些？顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度來(lái)源于奧羅萬(wàn)機(jī)制、晶粒與亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、林位錯(cuò)強(qiáng)化、熱處理強(qiáng)化、加工硬化、顆粒的復(fù)合強(qiáng)化等，材料的高強(qiáng)度不是這些強(qiáng)化作用的簡(jiǎn)單疊加，而是這些因素的相互協(xié)同作用的結(jié)果。強(qiáng)化的影響因素：增強(qiáng)體的類(lèi)型、含量以及基體合金類(lèi)型，材料熱處理狀態(tài)。23. 簡(jiǎn)述金屬基復(fù)合材料的基體選擇原則。1、根據(jù)金屬基復(fù)合材料的【使用要求】：金屬基復(fù)合材料構(gòu)（零）件的使用性能要求是選擇金屬基體材料的最

27、重要的依據(jù)。例：航空、航天領(lǐng)域：高比強(qiáng)度、高比模量、尺寸穩(wěn)定性是最重要的性能要求，這就需要組成連續(xù)纖維石墨/鎂、石墨/鋁、硼/鋁復(fù)合材料。2、根據(jù)金屬基復(fù)合材料的【組成特點(diǎn)】：對(duì)于連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，不要求基體有很高的強(qiáng)度，對(duì)于非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料（顆粒、晶須、短纖維），基體承擔(dān)主要載荷，要求高強(qiáng)度。3、根據(jù)金屬基體與增強(qiáng)材料的【界面狀態(tài)和相容性】選擇金屬基體時(shí)，盡量避免基體與增強(qiáng)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)應(yīng)注意基體與增強(qiáng)材料的相容性，基體和增強(qiáng)材料應(yīng)該有較好的浸潤(rùn)性。24. 簡(jiǎn)述兩種金屬基復(fù)合材料的液相制備方法的制備工藝、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用。液相制備方法的【制備工藝】【壓鑄成型】是指在壓力

28、的作用下，將液態(tài)或半液態(tài)金屬基復(fù)合材料或金屬以一定速度充填壓鑄模型腔或增強(qiáng)材料須制體的孔隙中，在壓力下快速凝固成型而制備金屬基復(fù)合材料的工藝方法?！緝?yōu)點(diǎn)】組織細(xì)化、無(wú)氣孔，可以獲得比一般金屬模鑄件性能優(yōu)良的壓鑄件。工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，增強(qiáng)材料表面一般無(wú)需表面預(yù)處理，材料的質(zhì)量高且穩(wěn)定?！救秉c(diǎn)】成型溫度較高，界面反應(yīng)常難以控制?！緫?yīng)用】性能優(yōu)良的壓鑄件的工業(yè)化生產(chǎn)【真空壓力浸漬法】是在真空和高壓惰性氣體共同作用下，將液態(tài)金屬壓入增強(qiáng)材料預(yù)制件縫隙中制備金屬基復(fù)合材料零件的一種方法?！緝?yōu)點(diǎn)】浸漬在真空中進(jìn)行和壓力下凝固，因此制品無(wú)氣孔、疏松和縮孔等鑄造缺陷，組織致密，復(fù)合材料性能好；工藝參數(shù)易于

29、控制，因此界面也易于控制；適用于各種增強(qiáng)材料（如連續(xù)纖維、短切纖維、顆粒等）增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制造。【缺點(diǎn)】工藝周期長(zhǎng)，制造大尺寸零件要求大型設(shè)備?！緫?yīng)用】適用于各種增強(qiáng)材料（如連續(xù)纖維、短切纖維、顆粒等）增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制造。25. 簡(jiǎn)述原位復(fù)合法制備金屬基復(fù)合材料的工藝方法及特點(diǎn)?！竟に嚪椒ā?）氣-液反應(yīng)法將含有C或N的氣體通入高溫合金液中，氣體中的C或N與合金液中個(gè)別組分反應(yīng)，在熔體中形成穩(wěn)定的高硬度、高模量的碳或氮化物。該方法一般用于鋁基復(fù)合材料，其增強(qiáng)體種類(lèi)受反應(yīng)氣體限制。2）固-液反應(yīng)法如將固態(tài)碳粉或硼粉加入到合金熔體中，使C或B同合金液中的個(gè)別組元反應(yīng)，就在基體中形成碳化物或

30、硼化物的增強(qiáng)粒子。攪拌澆注后即獲得復(fù)合材料。3）液-液反應(yīng)法將含有某一反應(yīng)元素（如Ti）的合金液與含有另一反應(yīng)元素的（如B）的合金液同時(shí)注入反應(yīng)池中，兩種合金液中的反應(yīng)組分充分接觸，并反應(yīng)析出穩(wěn)定的增強(qiáng)體，即可獲得所需的復(fù)合材料。4）固-固反應(yīng)法利用高放熱反應(yīng)的能量使兩種或兩種以上物質(zhì)壓坯的化學(xué)反應(yīng)自動(dòng)持續(xù)蔓延下去，生成金屬陶瓷或金屬間化合物。原位生長(zhǎng)工藝的【優(yōu)點(diǎn)】原料廉價(jià)，對(duì)環(huán)境污染小；工藝簡(jiǎn)單，晶須生長(zhǎng)按冷卻方向擇優(yōu)取向，不存在生成的晶須與基體的相容性問(wèn)題和熱膨脹匹配的問(wèn)題；可以制造形狀復(fù)雜、大尺寸的產(chǎn)品；燒結(jié)過(guò)程中沒(méi)有收縮，得到近凈成型制品。原位生長(zhǎng)工藝的【缺點(diǎn)】難以制備完全致密的陶瓷基復(fù)合材料（增加熱壓工序可提高致密化程度）。