復(fù)合材料有關(guān)習(xí)題

1、復(fù)合材料習(xí)題第一章一、判斷題：判斷以下各論點(diǎn)的正誤。1、 復(fù)合材料是由兩個(gè)組元以上的材料化合而成的。（）2、 混雜復(fù)合總是指兩種以上的纖維增強(qiáng)基體。（）3、 層板復(fù)合材料主要是指由顆料增強(qiáng)的復(fù)合材料。（）4、 最廣泛應(yīng)用的復(fù)合材料是金屬基復(fù)合材料。（）5、 復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性。（）6、 竹、麻、木、骨、皮膚是天然復(fù)合材料。（）7、 分散相總是較基體強(qiáng)度和硬度高、剛度大。（）&玻璃鋼問世于二十世紀(jì)四十年代。（）二、 選擇題：從A、B、C、D中選擇出正確的答案。1、 金屬基復(fù)合材料通常（B、D）A、以重金屬作基體。B、延性比金屬差。C、彈性模量比基體低。D、較基體具有更高的高溫強(qiáng)度。2、

2、 目前，大多數(shù)聚合物基復(fù)合材料的使用溫度為（B）A、低于100C。B、低于200C。C、低于300CoD、低于400Co3、 金屬基復(fù)合材料的使用溫度范圍為（B）A、低于300CoB、在350-1100C之間。C、低于800CoD、高于1000Co4、 混雜復(fù)合材料（B、D）A、僅指兩種以上增強(qiáng)材料組成的復(fù)合材料。B、是具有混雜纖維或顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料。C、總被認(rèn)為是兩向編織的復(fù)合材料。D、通常為多層復(fù)合材料。5、 玻璃鋼是（B）A、 玻璃纖維增強(qiáng)Al基復(fù)合材料。B、 玻璃纖維增強(qiáng)塑料。C、 碳纖維增強(qiáng)塑料。D、 氧化鋁纖維增強(qiáng)塑料。6、 功能復(fù)合材料（A、C、D）A、 是指由功能體和基體組成

3、的復(fù)合材料。B、 包括各種力學(xué)性能的復(fù)合材料。C、 包括各種電學(xué)性能的復(fù)合材料。D、 包括各種聲學(xué)性能的復(fù)合材料。7、 材料的比模量和比強(qiáng)度越高（A）A、 制作同一零件時(shí)自重越小、剛度越大。B、 制作同一零件時(shí)自重越大、剛度越大。C、 制作同一零件時(shí)自重越小、剛度越小。D、 制作同一零件時(shí)自重越大、剛度越小。三、簡(jiǎn)述增強(qiáng)材料（增強(qiáng)體、功能體）在復(fù)合材料中所起的作用，并舉例說明。填充：廉價(jià)、顆粒狀填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸鈣粉末。增強(qiáng)：纖維狀或片狀增強(qiáng)體，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能。 效果取決于增強(qiáng)體本身的 力學(xué)性能、形態(tài)等。例：TiC顆粒增強(qiáng)Si3N4復(fù)合材料、碳化鎢/鈷復(fù)合材料

4、，切割工具；碳/碳復(fù)合材料，導(dǎo)彈、宇航工業(yè)的防熱材料（抗燒蝕） ，端頭帽、鼻錐、噴管的喉襯。賦予功能：賦予復(fù)合材料特殊的物理、化學(xué)功能。作用取決于功能體的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。四、復(fù)合材料為何具有可設(shè)計(jì)性？簡(jiǎn)述復(fù)合材料設(shè)計(jì)的意義。如何設(shè)計(jì)防腐蝕（堿性）玻璃 纖維增強(qiáng)塑料？組分的選擇、各組分的含量及分布設(shè)計(jì)、復(fù)合方式和程度、工藝方法和工藝條件的控制等均 影響復(fù)合材料的性能，賦予了復(fù)合材料性能的可設(shè)計(jì)性。意義：每種組分只貢獻(xiàn)自己的優(yōu)點(diǎn)，避開自己的缺點(diǎn)。 由一組分的優(yōu)點(diǎn)補(bǔ)償另一組分的缺點(diǎn)，做到性能互補(bǔ)。使復(fù)合材料獲得一種新的、優(yōu)于各組分的性能（疊加效應(yīng)）。優(yōu)勝劣汰、性能互補(bǔ)、推陳出新。耐堿玻璃纖維增強(qiáng)塑料

5、的設(shè)計(jì)：使用無堿玻璃纖維和耐堿性樹脂（胺固化環(huán)氧樹脂）。在保證必要的力學(xué)性能的前提下， 盡量減少玻璃纖維的體積比例，并使樹脂基體盡量保護(hù)纖維不受介質(zhì)的侵蝕。六、簡(jiǎn)述復(fù)合材料增強(qiáng)體與基體之間形成良好界面的條件。在復(fù)合過程中，基體對(duì)增強(qiáng)體潤(rùn)濕； 增強(qiáng)體與基體之間不產(chǎn)生過量的化學(xué)反應(yīng)；生成的界面相能承擔(dān)傳遞載荷的功能。復(fù)合材料的界面效應(yīng)，取決于纖維或顆粒表面的物理和化學(xué)狀態(tài)、基體本身的結(jié)構(gòu)和性能、復(fù)合方式、復(fù)合工藝條件和環(huán)境條件。第二章四、什么是材料復(fù)合的結(jié)構(gòu)效果？試述其內(nèi)涵。結(jié)構(gòu)效果是指在描述復(fù)合材料的性能時(shí)，必須考慮組分的幾何形態(tài)、分布形態(tài)和尺度等可變因素。這類效果往往可以用數(shù)學(xué)關(guān)系描述。結(jié)構(gòu)效

6、果包括：1、幾何形態(tài)效果（形狀效果）：決定因素是組成中的連續(xù)相。對(duì)于1維分散質(zhì)，當(dāng)分散質(zhì)的性質(zhì)與基體有較大差異時(shí)，分散質(zhì)的性能可能會(huì)對(duì)復(fù)合材料的性能起支配作用。2、分布形態(tài)效果（取向效果）：又可分為幾何形態(tài)分布（幾何體的取向）和物理性能取 向：導(dǎo)致復(fù)合材料性能的各向異性，對(duì)復(fù)合材料的性能有很大影響。3、尺度效果：影響材料表面物理化學(xué)性能（比表面積、表面自由能）、表面應(yīng)力分布和界面狀態(tài)，導(dǎo)致復(fù)合材料性能的變化。十一、垂直于纖維擴(kuò)展的裂紋需要克服哪些斷裂能？對(duì)于脆性纖維/脆性基體復(fù)合材料，需要克服的斷裂功：纖維拔出和纖維斷裂（吸收能量）、纖維與基體的脫膠（纖維與基體的界面較弱時(shí)：消耗貯存的應(yīng)變能）

7、、應(yīng)力松弛（纖維斷裂時(shí)：消耗貯存的應(yīng)變能）、纖維橋連（消耗纖維上的應(yīng)變能）。對(duì)于脆性纖維/韌性基體復(fù)合材料，基體的塑性變形（粘接強(qiáng)度很高、纖維無法拔出時(shí)：吸 收能量）也會(huì)增加斷裂功。第三章、判斷題：判斷以下各論點(diǎn)的正誤。1、 不飽和聚酯樹脂是用量最大的聚合物復(fù)合材料基體。2、 環(huán)氧樹脂是用于耐高溫的熱固性樹脂基體。（）3、 熱固性樹脂是一種交聯(lián)的高分子，一般不結(jié)晶；而熱塑性樹脂是線型、結(jié)晶的高分子。4、 聚酰亞胺是一類分子中含有基團(tuán).廠的熱固性樹脂。（）I1、MMC具有比聚合物基復(fù)合材料更高的比強(qiáng)度和比模量。（）2、MMC具有比其基體金屬或合金更高的比強(qiáng)度和比模量。（）3、 原位復(fù)合MMC的增

8、強(qiáng)材料/基體界面具有物理與化學(xué)穩(wěn)定性。（）4、 原位復(fù)合法制備MMC的基本思路是為了提高增強(qiáng)材料與基體之間的浸潤(rùn)性和減少界面 反應(yīng)。（）5一般，顆粒及晶須增強(qiáng)MMC的疲勞強(qiáng)度及壽命比基體金屬或合金高。（）6、陶瓷纖維增強(qiáng)MMC的抗蠕變性能高于基體金屬或合金。（）1、 陶瓷基復(fù)合材料的制備過程大多涉及高溫，因此僅有可承受上述高溫的增強(qiáng)材料才可被 用于制備陶瓷基復(fù)合材料。（）2、 化學(xué)氣相浸漬法（CVI）是一種用于多孔預(yù)制體的化學(xué)氣相沉積。（）3、 在碳化硅晶須增強(qiáng)氧化鋁陶瓷復(fù)合材料的壓制階段，碳化硅晶須取向于垂直于壓軸方向。（）4、Y2O3加入到ZTA（zirconia toughening a

9、lumina）中是為了促進(jìn)相變形成單斜晶體。（）5、 陶瓷復(fù)合材料中，連續(xù)纖維的增韌效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于顆粒增韌的效果。（）6、 玻璃陶瓷是含有大量微晶體的陶瓷。（）7、 陶瓷基復(fù)合材料的最初失效往往是陶瓷基體的開裂。（）1、 所有的天然纖維是有機(jī)纖維，所有的合成纖維是無機(jī)纖維。（）2、 聚乙烯纖維是所有合成纖維中密度最低的纖維。（）3、 玻璃纖維是晶體，其晶粒尺寸約20m。（）4、 氧化鋁纖維僅有-AI2O3晶體結(jié)構(gòu)。（）5、 硼纖維是由三溴化硼沉積到加熱的絲芯上形成的。（）6、PAN是SiC纖維的先驅(qū)體。（）7、 纖維表面處理是為了使纖維表面更光滑。（）& Kevlar纖維具有負(fù)的熱膨脹系

10、數(shù)。（）9、石墨纖維的含碳量、強(qiáng)度和模量都比碳纖維高。（）1、Cf/C是目前唯一可用于溫度高達(dá)2800C的高溫復(fù)合材料，但必須是在非氧化性氣氛下。 （）2、Cf/C的制備方法與MMC的制備方法相類似，如液態(tài)法、固態(tài)法等。（）3、Cf/C已在航空航天、軍事領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，這主要是因?yàn)槠鋬r(jià)格便宜、工藝簡(jiǎn)便 易行，易于推廣應(yīng)用。（）4、 單向增強(qiáng)和三維增強(qiáng)的Cf/C的力學(xué)與物理性能（熱膨脹、導(dǎo)熱）為各向同性。（）5、 一般沉積碳、瀝青碳以及樹脂碳在偏光顯微鏡下具有相同的光學(xué)特征，即各向同性。（）6、 一般酚醛樹脂和瀝青的焦化率基本相同，在高壓下，它們的焦化率可以提高到90%o（）7、 采用硼類

11、添加劑，如B2O3、B4C等，Cf/C的抗氧化溫度可提高到600C左右。（） &目前，高溫抗氧化保護(hù)涂層已可使Cf/C安全使用溫度達(dá)1650C,在更高溫度下只能起 短時(shí)保護(hù)作用。（）二、選擇題：從A、B、C、D中選擇出正確的答案。1、 聚酰亞胺的使用溫度一般在：（D）A、120C以下B、180C以下C、250C以下D、250C以上2、 拉擠成型是（A、C）A、 低勞動(dòng)強(qiáng)度、高效率FRP生產(chǎn)方法。B、 適于大型、復(fù)雜形狀制品。C、 適于恒定截面型材。D、 設(shè)備投資少。3、 玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料力學(xué)性能受吸濕影響，原因是（B、D）A、 環(huán)氧樹脂吸濕變脆。B、 水起增塑劑作用，降低樹脂玻

12、璃化溫度。C、 纖維吸濕、強(qiáng)度降低。D、 破壞纖維與基體界面。4、 碳纖維表面處理是為了（A、C、D）A、 表面引入活性官能團(tuán)，如羧基、羥基、羰基等。B、 表面引入偶聯(lián)劑。C、 清除表面污染。D、 增加纖維與基體粘結(jié)強(qiáng)度。5、 偶聯(lián)劑是這樣一種試劑：（A、C）A、 它既能與纖維反應(yīng)，又能與基體反應(yīng)。B、 它能與纖維反應(yīng)，但不能與基體反應(yīng)，也不與基體相容。C、 它能與纖維反應(yīng)，不與基體反應(yīng)，但與基體相容。D、 它不與纖維反應(yīng)，但與基體反應(yīng)或相容。1、 通常MMC（metal matrix composite） （B、C）A、 采用高熔點(diǎn)、重金屬作為基體。B、 要比基體金屬或合金的塑性與韌性差。C

13、、 要比基體金屬或合金的工作溫度高。D、 要比基體金屬或合金的彈性模量低。2、 原位MMC（B、D）A、 可以通過壓鑄工藝制備。B、 可以通過定向凝固工藝制備。C、 可以通過擴(kuò)散結(jié)合或粉末法制備。D、 可以通過直接金屬氧化法（DIMOXTM）制備。3、 單向纖維增強(qiáng)MMC的縱向拉伸模量（A、D）A、 隨纖維體積含量的增加而增加。B、 與纖維體積含量無關(guān)，而與纖維和基體的模量有關(guān)。C、 與橫向拉伸模量相同。D、 與基體的模量有關(guān)。4、 在體積含量相同情況下，SiC晶須與顆粒增強(qiáng)MMC（B）A、 具有基本相同的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。B、 具有基本相同的拉伸模量。C、 具有基本相同的斷裂韌性。D、 具

14、有基本相同的蠕變性能。5、MMC制備工藝中，固態(tài)法與液態(tài)法相比（A、B）A、 增強(qiáng)材料與基體浸潤(rùn)性要求可以降低。B、 增強(qiáng)材料在基體中分布更均勻。C、 增強(qiáng)材料僅局限于長(zhǎng)纖維。D、 增強(qiáng)材料/基體界面反應(yīng)更劇烈（如果存在界面反應(yīng)時(shí)）。6、 為了改善增強(qiáng)材料與基體浸潤(rùn)性，制備MMC時(shí)，可以通過（A、B、D）A、 基體合金化，以降低液態(tài)基體的表面張力。B、 基體合金化，以增加液態(tài)基體與增強(qiáng)材料的界面能。C、 涂層，增加增強(qiáng)材料的表面能。D、 涂層，降低增強(qiáng)材料的表面能。7、MMC中，目前典型的增強(qiáng)材料/基體界面包括有（A、B、C）A、 不發(fā)生溶解，也不發(fā)生界面反應(yīng)，如Bf/AI。B、 不發(fā)生溶解，

15、但發(fā)生界面反應(yīng)，如Bf/Ti。C、 極不容易互相浸潤(rùn)，但能發(fā)生強(qiáng)烈界面反應(yīng)，如Cf/AI。D、 既容易互相浸潤(rùn)，又不發(fā)生界面反應(yīng)，如SiCf/At。1、 漿體是（D）A、 一種溶膠。B、 丟失一定液體的溶膠。C、 顆粒小于100mm的小顆粒在液體中的懸浮液。D、1-50心 顆粒在液體中的懸浮液。2、 用碳化硅晶須增強(qiáng)氧化鋁陶瓷（A、B）A、 提高了抗熱震性。B、 降低了熱膨脹系數(shù)。C、 減少了熱傳導(dǎo)性。D、 增加了密度。3、 微裂紋增韌（A、D）A、 主要是由于顆粒熱膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。B、 是由于顆?？偺幱诶瓚?yīng)力狀態(tài)。C、 是由于顆?？偺幱趬簯?yīng)力狀態(tài)。D、 顆粒的壓力狀態(tài)與熱膨脹系數(shù)

16、失配和壓力大小有關(guān)。4、 相變?cè)鲰g（B、C）A、 是由于陶瓷基體中加入的氧化鋯由單斜相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?。B、 是由于陶瓷基體中加入的氧化鋯由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕唷、 其增韌機(jī)理是陶瓷基體由于氧化鋯相變產(chǎn)生了微裂紋。D、 總是導(dǎo)致陶瓷基復(fù)合材料的強(qiáng)度下降。5、 纖維拔出（C、D）A、 是纖維在外力作用下與基體的脫離。B、 其拔出能總是小于脫粘能。C、 其拔出能總是大于脫粘能。D、 增韌作用比纖維脫粘強(qiáng)。1、Kevlar纖維（A、B）A、 由干噴濕紡法制成。B、 軸向強(qiáng)度較徑向強(qiáng)度高。C、 強(qiáng)度性能可保持到1000C以上。D、 由化學(xué)沉積方法制成。2、 玻璃纖維（A、C、D）A、 由SiO2玻璃制成。

17、B、 在所有纖維中具有最高的比彈性模量。C、 具有短程網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。D、 價(jià)格便宜、品種多。3、 氧化鋁纖維（B、C）A、 由有機(jī)先驅(qū)體制成。B、 通過漿體成型法制成。C、 有、：、晶型。D、 具有較高的比強(qiáng)度。4、SiC纖維（B、C）A、 用漿體成型法制成。B、 用化學(xué)氣相沉積法制成。C、 有時(shí)含有W芯。D、 常用于聚合物基復(fù)合材料。5、 聚乙烯纖維（A、C）A、 纖維強(qiáng)度隨分子量增大而增高。B、 分子量越大，加工越容易。C、 熔點(diǎn)較低，約135C左右。D、 能在200C使用。6、 生產(chǎn)碳纖維的主要原料有（A、B、D）A、 瀝青。B、 聚丙烯腈。C、 聚乙烯。D、人造絲。7、各種纖維在拉伸斷裂前

18、不發(fā)生任何屈服，但在SEM下觀察到（A、D）A、Kevlar纖維呈韌性斷裂，有徑縮及斷面減小。B、 碳纖維呈韌性斷裂，有斷面收縮。C、 玻璃纖維呈韌性斷裂，有斷面收縮。D、 碳纖維、玻璃纖維呈脆性斷裂，無斷面收縮。&在所有纖維中（A、B、D）A、 聚乙烯纖維具有最佳的比模量和比強(qiáng)度搭配。B、 碳纖維的比模量最高。C、 氧化鋁纖維的比模量和比強(qiáng)度最高。D、 玻璃纖維的比模量最低。9、 晶須（A、B）A、 是含有缺陷很少的單晶短纖維。B、 長(zhǎng)徑比一般大于10。C、 直徑為數(shù)十微米。D、 含有很少缺陷的短纖維。10、顆粒增強(qiáng)體（B、C）A、 是一 -種粒狀填料。B、 用于改善基體的力學(xué)性能。

19、C、 可分為剛性和延性顆粒兩種。D、 起填充體積作用。1、C/C具有：（B、C）A、 比PMC、MMC更高的高溫強(qiáng)度。B、 假塑性斷裂特性，在高溫下比陶瓷或石墨的斷裂韌性高。C、 優(yōu)異的高溫摩擦摩損特性。D、 各向同性的拉伸、壓縮強(qiáng)度和模量。2、C/C可以做為：（A、B、D）A、 比石墨性能更好的高溫?zé)釅耗＞?。B、 軍用或民用飛機(jī)剎車裝置中的摩擦材料。C、 航天飛機(jī)的機(jī)翼和鼻錐。D、 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的喉襯或噴口部件。3、C/C中的基體碳，可以選用：（A、D）A、 瀝青碳。B、 天然石墨。C、 炭黑。D、 瀝青碳、沉積碳和樹脂碳共同作為基體碳。4、C/C的CVD工藝（A、B、C）A、 其原理

20、與陶瓷基復(fù)合材料的CVI相同。B、 可分為等溫、溫度梯度、壓力梯度以及溫度-壓力梯度等工藝方法。C、 該工藝中，為防止孔隙口的堵塞，應(yīng)使擴(kuò)散速度大于沉積速度。D、 該工藝中，為防止孔隙口的堵塞，應(yīng)使擴(kuò)散速度小于沉積速度。5、選擇C/C高溫抗氧化涂層材料的主要關(guān)鍵是：（C）A、 涂層材料的高熔點(diǎn)。B、 涂層材料高溫抗氧化性和熱膨脹系數(shù)。C、 涂層的氧擴(kuò)散滲透率極低和與C/C的熱膨脹系數(shù)匹配性。D、 涂層材料高溫?fù)]發(fā)性。三、不飽和聚酯樹脂的基本配方是什么？各起什么作用？不飽和聚酯樹脂的基本配方：不飽和聚酯：主要成分稀釋劑：稀釋作用（降低聚酯粘度），參與樹脂固化，如苯乙烯。引發(fā)劑：分解產(chǎn)生自由基，引

21、發(fā)樹脂聚合（交聯(lián)、固化），如BPO。促進(jìn)劑：誘導(dǎo)引發(fā)劑分解，加快樹脂固化，如環(huán)烷酸鈷。其它成分：顏料、增稠劑、熱塑性低收縮劑等。七、如何改善聚合物的耐熱性能？產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)（對(duì)于熱固性樹脂、有機(jī)硅樹脂等，工藝條件影響聚合物的交聯(lián)密度）。增加高分子鏈的剛性 （引進(jìn)不飽和共價(jià)鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)（脂環(huán)、芳環(huán)、雜環(huán)）、引入極性基團(tuán)）。提高聚合物分子鏈的鍵能，避免弱鍵的存在（例：以C-F鍵完全取代C-H鍵，可大大提高聚合物的熱穩(wěn)定性）。形成結(jié)晶聚合物，結(jié)晶聚合物的熔融溫度大大高于相應(yīng)的非結(jié)晶聚合物。八、簡(jiǎn)述不飽和聚酯樹脂基體的組成、代表物質(zhì)及作用。主要成分：不飽和聚酯樹脂，按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為順酐型、丙烯酸型、丙烯

22、酸環(huán)氧酯型聚酯樹 脂。輔助材料：交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進(jìn)劑交聯(lián)劑：烯類單體，既是溶劑，又是交聯(lián)劑。能溶解不飽和聚酯樹脂，使其雙鍵間發(fā)生共聚 合反應(yīng)，得到體型產(chǎn)物，以改善固化后樹脂的性能。常用的交聯(lián)劑：苯乙烯、甲基丙烯酸甲 酯、鄰苯二甲酸二丙烯酯、乙烯基甲苯等。引發(fā)劑：一般為有機(jī)過氧化物， 在一定的溫度下分解形成游離基，從而引發(fā)不飽和聚酯樹脂的固化。常用的引發(fā)劑：過氧化二異丙苯C6H5C（CH3）22O2、過氧化二苯甲酰（C6H5CO）2O2。促進(jìn)劑：把引發(fā)劑的分解溫度降到室溫以下。對(duì)過氧化物有效的促進(jìn)劑：二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基甲苯胺等。對(duì)氫過氧化物有效的促進(jìn)劑：具有變價(jià)的金屬鈷：環(huán)烷酸鈷、

23、萘酸鈷等。九、簡(jiǎn)述不飽和聚酯樹脂的固化特點(diǎn)。不飽和聚酯樹脂的固化是放熱反應(yīng)，可分為三個(gè)階段：膠凝階段：從加入促進(jìn)劑到不飽和聚酯樹脂變成凝膠狀態(tài)的時(shí)間，是固化過程最重要的階 段。影響膠凝時(shí)間的因素：阻聚劑、引發(fā)劑和促進(jìn)劑的加入量，交聯(lián)劑的蒸發(fā)損失，環(huán)境 溫度和濕度等。硬化階段：從樹脂開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。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。十、簡(jiǎn)述復(fù)合材料中金屬基體的選擇原則。1、根據(jù)金屬基復(fù)合材料的使用要求。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

24、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。十二、如何改善陶瓷的強(qiáng)度？減少陶瓷內(nèi)部和表面的裂紋：含有裂紋是材料微觀結(jié)構(gòu)的本征特性。微觀夾雜、氣孔、微裂紋等都能成為裂紋源，材料對(duì) 表面裂紋（劃傷、擦傷）也十分敏感。提高斷裂韌性（KIC）：采用復(fù)合化的途徑，添加陶瓷粒子、纖維或晶須，弓I入各種增韌機(jī)制（增加裂紋的擴(kuò)散阻力 及裂紋斷裂過程消耗的能量），可提高陶瓷的韌性。十四、玻璃纖維為何具有高強(qiáng)度？試討論影響玻璃纖維強(qiáng)度的因素。玻璃的理論強(qiáng)度很

25、高（2000-12000MPa）,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。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；同時(shí)，玻璃纖維的橫截面較小，微裂紋存在的幾率也減少，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。一般來說，含堿量越高（K20、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，由于空氣中的水分對(duì)玻璃纖維的侵蝕，導(dǎo)致強(qiáng)度 下降。4、

26、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。原因：吸附在微裂紋中的水分，在外力作用下，加速微裂紋的擴(kuò)展，從而導(dǎo)致 強(qiáng)度降低。十七、舉例說明碳纖維的應(yīng)用。作為復(fù)合材料的增強(qiáng)體。航空、航天工業(yè)：主承力結(jié)構(gòu)材料（機(jī)體、艙門、主翼、尾翼）；次承力構(gòu)件（C“環(huán)氧樹脂：起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、整流罩）；防熱材料（火箭噴嘴、鼻錐（Cf/C）。交通運(yùn)輸：汽車傳動(dòng)軸、構(gòu)架，制造快艇、巡邏艇。運(yùn)動(dòng)器材：釣魚竿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、滑雪板、賽艇（C“環(huán)氧樹脂）。(x)第四章1、 基體與增強(qiáng)體的界面在高溫使用過程中不發(fā)生變化。（）2、 比強(qiáng)度和比模量是材料的強(qiáng)度和模量與其密度之

27、比。（）3、 浸潤(rùn)性是基體與增強(qiáng)體間粘結(jié)的必要條件，但非充分條件。（）4、 基體與增強(qiáng)體間界面的模量比增強(qiáng)體和基體高，則復(fù)合材料的彈性模量也越高。5、 界面間粘結(jié)過強(qiáng)的復(fù)合材料易發(fā)生脆性斷裂。（）6、 脫粘是指纖維與基體完全發(fā)生分離的現(xiàn)象。（）7、 混合法則可用于任何復(fù)合材料的性能估算。（）&纖維長(zhǎng)度|c時(shí)，纖維上的拉應(yīng)力達(dá)不到纖維的斷裂應(yīng)力。（） 二、選擇題：從A、B、C、D中選擇出正確的答案。1、 復(fù)合材料界面的作用（B）A、 僅僅是把基體與增強(qiáng)體粘結(jié)起來。B、 將整體承受的載荷由基體傳遞到增強(qiáng)體。C、 總是使復(fù)合材料的性能得以改善。D、 總是降低復(fù)合材料的整體性能。2、 浸潤(rùn)性（

28、A、D）A、 當(dāng)s+lvsv時(shí)，易發(fā)生浸潤(rùn)。C、 接觸角7=0時(shí)，不發(fā)生浸潤(rùn)。D、 是液體在固體上的鋪展。3、 增強(qiáng)材料與基體的作用是（A、D）A、 增強(qiáng)材料是承受載荷的主要組元。B、 基體是承受載荷的主要組元。C、 增強(qiáng)材料和基體都是承受載荷的主要組元。D、 基體起粘結(jié)作用并起傳遞應(yīng)力和增韌作用。4、 混合定律（A）A、 表示復(fù)合材料性能隨組元材料體積含量呈線性變化。B、 表示復(fù)合材料性能隨組元材料體積含量呈曲性變化。C、 表達(dá)了復(fù)合材料的性能與基體和增強(qiáng)體性能與含量的變化。D、 考慮了增強(qiáng)體的分布和取向。5、 剪切效應(yīng)是指（A）A、 短纖維與基體界面剪應(yīng)力的變化。B、 在纖維中部界面剪應(yīng)力

29、最大。(x)C、 在纖維末端界面剪應(yīng)力最大。D、 在纖維末端界面剪應(yīng)力最小。6、 纖維體積分量相同時(shí)，短纖維的強(qiáng)化效果趨于連續(xù)纖維必須（A、 纖維長(zhǎng)度1=51c。B、 纖維長(zhǎng)度l10lc。7、短纖維復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的主要原因（A、B）A、 短纖維比連續(xù)纖維便宜。B、 連續(xù)纖維復(fù)合材料的制造方法靈活。C、 短纖維復(fù)合材料總是各相同性。D、 使短纖維定向排列比連續(xù)纖維容易。&當(dāng)纖維長(zhǎng)度llc時(shí)，纖維上的平均應(yīng)力（A、C）A、 低于纖維斷裂應(yīng)力。B、 高于纖維斷裂應(yīng)力。C、 正比于纖維斷裂應(yīng)力。D、 與I無關(guān)。九、試述影響復(fù)合材料性能的因素?；w和增強(qiáng)材料（增強(qiáng)體或功能體）的性能；復(fù)合材料的

30、結(jié)構(gòu)和成型技術(shù)；復(fù)合材料中增強(qiáng)材料與基體的結(jié)合狀態(tài)（物理的和化學(xué)的）及由此產(chǎn)生的復(fù)合效應(yīng)。十、復(fù)合材料的界面具有怎樣的特點(diǎn)？界面相的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和物理性能與增強(qiáng)材料和基體的均不相同，對(duì)復(fù)合材料的整體性能產(chǎn)生重大影響。界面具有一定的厚度（約幾個(gè)納米到幾個(gè)微米），厚度不均勻。材料特性在界面是不連續(xù)的，這種不連續(xù)性可能是陡變的，也可能是漸變的。材料特性包括元素的濃度、原子的配位、晶體結(jié)構(gòu)、密度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等。十一、什么是浸潤(rùn)？如何描述浸潤(rùn)程度的大??？試討論影響潤(rùn)濕角大小的因素。浸潤(rùn)：固-氣界面被固-液界面置換的過程，用于描述液體在固體表面上自動(dòng)鋪展的程度。 固體表面的潤(rùn)濕程度可以用液體分

31、子對(duì)其表面的作用力大小來表征，具體來說就是接觸角。Young公式討論了液體對(duì)固體的潤(rùn)濕條件：lvCOSsv - sl降低液-固表面能和液-氣表面能或者增大固-氣表面能有助于潤(rùn)濕。8=0。（Tv=Kl）,完全浸潤(rùn)；0990。代皿0），部分浸潤(rùn)；890 0Sv4l），完全不 浸潤(rùn)。影響接觸角（潤(rùn)濕角）大小的因素：固體表面的原始狀態(tài)，例：吸附氣體、氧化膜等均使接觸角增大。固體表面粗糙度增加將使接觸角減小。固相或液相的夾雜、 相與相之間化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物都將影響潤(rùn)濕性。原因：夾雜或反應(yīng)產(chǎn)物改變了固相的性質(zhì)和固相的表面粗糙度。十四、簡(jiǎn)述復(fù)合材料的界面結(jié)合類型及其特點(diǎn)。1、機(jī)械結(jié)合：增強(qiáng)材料與基體之間僅依靠純

32、粹的粗糙表面相互嵌入（互鎖）作用進(jìn)行連接 （摩擦力），沒有化學(xué)作用。影響機(jī)械結(jié)合的因素：增強(qiáng)材料與基體的性質(zhì)、纖維表面的粗糙度、基體的收縮（正壓力）有利于纖維箍緊。2、溶解與浸潤(rùn)結(jié)合：在復(fù)合材料的制造過程中，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，是一種次價(jià)鍵力的結(jié)合。（當(dāng)基體的基團(tuán)或分子與增強(qiáng)材料表面間距小于0.5nm時(shí)，次價(jià)鍵力就發(fā)生作用。次價(jià)鍵力包括誘導(dǎo)力、色散力、氫鍵等。）形成溶解與浸潤(rùn)結(jié)合的基本條件：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。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。

33、這是一種最復(fù)雜、最重要的結(jié)合方式。反應(yīng)結(jié)合受擴(kuò)散控制，擴(kuò)散包括反應(yīng)物質(zhì)在組分物質(zhì)中的擴(kuò)散（反應(yīng)初期）和在反應(yīng)產(chǎn)物中的擴(kuò)散（反應(yīng)后期）。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）來控制界面反應(yīng)的程度。界面反應(yīng)層是非常復(fù)雜的組成，有時(shí)發(fā)生多個(gè)反應(yīng)，產(chǎn)生交換反應(yīng)結(jié)合。界面的反應(yīng)產(chǎn)物大多是脆性物質(zhì)，達(dá)到一定厚度時(shí)，界面上的殘余應(yīng)力可使其發(fā)生破壞，因此，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。 十九、什么是增強(qiáng)材料的表面處理？簡(jiǎn)述偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)及作用。

34、表面處理是在增強(qiáng)材料的表面涂覆上表面處理劑（包括浸潤(rùn)劑、偶聯(lián)劑、助劑等物質(zhì)），它有利于增強(qiáng)材料與基體間形成良好的粘結(jié)界面，從而達(dá)到提高復(fù)合材料各種性能的目的。偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子兩端含有性質(zhì)不同的基團(tuán)，一端的基團(tuán)與增強(qiáng)材料表面發(fā)生化學(xué) 作用或物理作用，另一端的基團(tuán)則能和基體發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，從而使增強(qiáng)材料與 基體很好地偶聯(lián)起來，獲得良好的界面粘結(jié)，改善了多方面的性能，并有效地抵抗水的侵 蝕。二一、試述碳纖維的表面處理方法及作用效果：1、表面浸涂有機(jī)化合物：采用類似紡織中的漿紗工藝，在碳纖維表面涂覆含有反應(yīng)性端基 的樹脂（羥端基的丁二烯/丙烯酸共聚物等），以改善碳纖維的界面粘結(jié)性。2、表

35、面涂覆無機(jī)化合物：1表面上沉積無定形碳：在高模量結(jié)晶型碳纖維表面加涂一層低模量無定形碳，無定形碳 活性大，易與樹脂浸潤(rùn)，提高界面粘結(jié)力，能顯著提高碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度。2加涂碳化物：用化學(xué)氣相沉積（CVD）的方法加涂碳化物。3、表面化學(xué)處理：1臭氧氧化法：臭氧極易分解成一個(gè)氧分子和一個(gè)新生態(tài)活潑氧原子，氧化碳纖維表面的 不飽和碳原子，生成含氧官能團(tuán)。2陽(yáng)極電解氧化法：靠電解產(chǎn)生的新生態(tài)氧對(duì)碳纖維表面進(jìn)行氧化和腐蝕，碳纖維表面被 氧化腐蝕，使比表面積增大、化學(xué)基團(tuán)增加。3鹽溶液處理：先浸涂甲酸、乙酸、硝酸等的銅、鉛、鈷等鹽類溶液，然后在空氣或氧氣 中于200-600C下氧化，使碳纖維表面粗糙而