復(fù)合材料復(fù)習(xí)題

1、高分子復(fù)合材料復(fù)習(xí)題基本概念1 強(qiáng)度 材料在外力作用下抵抗永久形變或斷裂的能力。2 比強(qiáng)度 材料極限強(qiáng)度與密度的比值。3 模量 材料在彈性變形階段，應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)系，比例系數(shù)為模量。4 比模量 模量與密度的比值。5 復(fù)合后的產(chǎn)物為固體時才稱為復(fù)合材料，若復(fù)合產(chǎn)物為液體或氣體時就不稱為復(fù)合材料。6 用兩種或兩種以上纖維增強(qiáng)同一基體制成的復(fù)合材料稱為混雜復(fù)合材料。7 按基體材料分類 聚合物基復(fù)合材料 金屬基復(fù)合材料 無機(jī)非金屬基復(fù)合材料8 按材料作用分類 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料 功能復(fù)合材料9 連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，在復(fù)合材料中纖維起著主要承載作用。10 在連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中基體的主要

2、作用應(yīng)是以充分發(fā)揮增強(qiáng)纖維的性能為主。11非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，基體是主要承載物，基體的強(qiáng)度對非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有決定性的影響。12 鐵、鎳元素在高溫時能有效地促使碳纖維石墨化，破壞了碳纖維的結(jié)構(gòu)，使其喪失了原有的強(qiáng)度，做成的復(fù)合材料不可能具備高的性能。13 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的基體大致可分為輕金屬基體和耐熱合金基體兩大類。14 連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料一般選用純鋁或含合金元素少得單相鋁合金，而顆粒、晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料則選擇具有高強(qiáng)度的鋁合金。15 用于1000以上的高溫金屬基復(fù)合材料的基體材料主要是鎳基、鐵基耐熱合金和金屬間化合物，較成熟的是鎳基、鐵基高溫合金。16 復(fù)合材料的界

3、面效應(yīng)包括傳遞效應(yīng)、阻斷效應(yīng)、不連續(xù)效應(yīng)、散射和吸收效應(yīng)及誘導(dǎo)效應(yīng)。17 常用的陶瓷基體主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。18 復(fù)合材料中的基體有三種主要的作用：把纖維粘在一起；分配纖維間的載荷；保護(hù)纖維不受環(huán)境影響。19 降解指聚合物主鏈的斷裂，它導(dǎo)致相對分子質(zhì)量下降，使材料的物理力學(xué)性能變壞。 交聯(lián)是指某些聚合物交聯(lián)過度而使聚合物變硬、發(fā)脆，使物理力學(xué)性能變壞。20 熱固性樹脂分類 不飽和聚酯樹脂 環(huán)氧樹脂 酚醛樹脂21 不飽和聚酯樹脂是指有線性結(jié)構(gòu)的，主鏈上同時具有重復(fù)酯鍵及不飽和雙鍵的一類聚合物。22 應(yīng)用最廣泛的交聯(lián)劑是苯乙烯。23 引發(fā)劑一般為有機(jī)過氧化物，它的特

4、性通常用臨界溫度和半衰期來表示。 臨界溫度是指有機(jī)過氧化合物具有引發(fā)活性的最低溫度；半衰期是指是給定的溫度條件下，有機(jī)過氧化物分解一般所需要的時間。24 凡是含有二個以上環(huán)氧基的高聚物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。25熱塑性聚合物是指具有線型或支鏈型結(jié)構(gòu)的那一類有機(jī)高分子化合物，這類聚合物可以反復(fù)受熱軟化（或熔化），而冷卻后變硬。26 無堿玻璃纖維（E玻纖）最大的特點(diǎn)是電性能好，因此也把它稱作電器玻璃。27 當(dāng)纖維存放一段時間后，會出現(xiàn)強(qiáng)度下降的現(xiàn)象，稱為纖維的老化。28 玻璃纖維的疲勞一般是指纖維強(qiáng)度隨施加負(fù)荷時間的增加而降低的情況。29 玻璃纖維織物的品種很多，主要有玻璃纖維布、玻璃纖維氈、玻璃纖維帶等

5、。30 碳纖維的制造方法可分為兩種類型，即氣相法和有機(jī)纖維碳化法。31 制作碳纖維的主要原料有三種：人造絲、聚丙烯腈纖維、瀝青。32 碳化硅纖維的制造方法主要有兩種：化學(xué)氣相沉積法和燒結(jié)法。33 硼纖維是一種將硼元素通過高溫化學(xué)氣相法沉積在鎢絲表面制成的高性能增強(qiáng)纖維。34 晶須分為陶瓷晶須和金屬晶須兩類，用作增強(qiáng)材料的主要是陶瓷晶須。35 對于聚合物基復(fù)合材料，其界面的形式可以分成兩個階段：第一階段是基體與增強(qiáng)纖維的接觸與浸潤過程；第二階段是聚合物的固化階段。36 界面結(jié)合力又可分為宏觀結(jié)合力和微觀結(jié)合力，前者主要指材料的幾何因素，如表面的凹凸不平、裂紋、空隙等所產(chǎn)生的機(jī)械鉸合力；后者包括化

6、學(xué)鍵和次價鍵，這兩種鍵的相對比例取決于組成成分及其表面性質(zhì)。37 金屬基纖維復(fù)合材料的界面結(jié)合可以分成 物理結(jié)合 溶解和浸潤結(jié)合 反應(yīng)結(jié)合。38 物理結(jié)合是指借助材料表面的粗糙形態(tài)而產(chǎn)生的機(jī)械鉸合，以及借助基體收縮應(yīng)力包緊纖維時產(chǎn)生的摩擦結(jié)合。39 表面處理就是在增強(qiáng)材料表面涂覆上一種稱為表面處理劑的物質(zhì)，這種表面處理劑包括浸潤劑及一系列偶聯(lián)劑和助劑等物質(zhì)，以利于增強(qiáng)材料與基體間形成一個良好的粘結(jié)界面，從而達(dá)到提高復(fù)合材料各種性能的目的。40 玻璃纖維與樹脂的界面粘結(jié)性不好，故常采用偶聯(lián)劑涂層的方法對纖維表面進(jìn)行處理。41材料的燒蝕是指材料在高溫時，表面發(fā)生分解，引起氣化，于此同時吸收熱量，達(dá)

7、到冷卻的目的。 42 疲勞破壞是指材料在交變負(fù)荷作用下，逐漸形成裂縫，并不斷擴(kuò)大而引起的低應(yīng)力破壞。43 金屬基復(fù)合材料的種類，按基體分類：鋁基復(fù)合材料、鎳基復(fù)合材料、鈦基復(fù)合材料。44對于像燃?xì)廨啓C(jī)零件這類用途，必須采用更加耐熱的鎳、鈷、鐵基材料。45 陶瓷材料具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕及重量輕等許多優(yōu)良的性能，但它同時也具有致命的弱點(diǎn)，即脆性。46 韌化陶瓷的途徑：往陶瓷材料中加入起增韌作用的第二相而制成陶瓷基復(fù)合材料即是一種重要方法。47 陶瓷材料除了形成各種晶體結(jié)構(gòu)以外，有些還可形成原子或離子排列沒有周期性規(guī)律的非晶態(tài)物質(zhì)。48 陶瓷基復(fù)合材料中德增強(qiáng)體通常也成為增韌體，可分為 纖維、

8、晶須和顆粒三類。49 單向排布纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料的顯著特點(diǎn)是它具有各向異性，即沿纖維長度方向上的縱向性能要大大高于其橫向性能。50 由于晶須具有長徑比，因此當(dāng)其含量較高時，因其橋架效應(yīng)而使致密化變得困難，從而引起了密度的下降并導(dǎo)致性能的下降。51 晶須的增強(qiáng)增韌效果好，但含量高時會使致密度下降，顆?？煽朔ы毜倪@一弱點(diǎn)但其增強(qiáng)增韌效果卻不如晶須。52 熱壓燒結(jié)法 將長纖維切短，然后分散并與基體粉末混合，再用熱價燒結(jié)的方法即可制得高性能的復(fù)合材料。53碳/碳復(fù)合材料是由碳纖維或各種碳織物增強(qiáng)碳，或石墨化的樹脂碳以及化學(xué)氣相沉積碳所形成的復(fù)合材料，是具有特殊性能的新型工程材料，也被稱為碳纖維增

9、強(qiáng)碳復(fù)合材料。54 常用的增強(qiáng)材料的表面（涂層）處理方法有：PVD、CVD、電化學(xué)、溶膠-凝膠法等。55 模塑料 SMC BMC MMC的含義。 金屬基復(fù)合材料(MMC)簡答1復(fù)合材料定義復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為基體；另一相為分散相，稱為增強(qiáng)材料。分散相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個連續(xù)相中德，兩相之間存在著相界面。分散相可以是增強(qiáng)纖維，也可以是顆粒狀或彌散的填料。2 交聯(lián)劑作用不飽和聚酯分子鏈中含有不飽和雙鍵，因而在熱得作用下通過這些雙鍵，大分子鏈之間可以交聯(lián)起來，變成體型結(jié)構(gòu)。但是，這種交聯(lián)產(chǎn)物很脆，沒有

10、什么優(yōu)點(diǎn)，無實(shí)用價值。因此，在實(shí)際中經(jīng)常把線型不飽和機(jī)制溶于烯類單體中，使聚酯中德雙鍵間發(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。3 不飽和聚酯樹脂的固化特點(diǎn)不飽和聚酯樹脂的的固化是一個放熱反應(yīng)，其過程可分為以下三個階段：1）膠凝階段 從加入促進(jìn)劑后到樹脂變成凝膠狀態(tài)的一段時間。這段時間對于玻璃鋼制品的成型工藝起決定性作用，是固化過程最重要的階段。2）硬化階段 硬化階段是從樹脂開始到膠凝到一定硬度，能把制品從模具上取下為止的一段時間。3）完全固化階段 通常在室溫下進(jìn)行，在后處理之前，室溫至少要放置24小時，這段時間越長，制品吸水率越小，性能越好。4 玻璃纖維的結(jié)構(gòu)微晶結(jié)構(gòu)假說認(rèn)為，

11、玻璃是由硅酸塊或二氧化硅的“微晶子”組成，在“微晶子”之間由硅酸塊過冷溶液所填充。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)假說認(rèn)為，玻璃是由二氧化硅的四面體，鋁氧三面體或硼氧三面體相互連成不規(guī)則三維網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)間的空隙有Na、K、Ca、Mg等陽離子所填充。5 玻璃纖維高強(qiáng)的原因及影響因素玻璃纖維比玻璃的強(qiáng)度高很多，這是因?yàn)椴ＡЮw維高溫成型時減少了玻璃溶液的不均一性，使微裂紋產(chǎn)生的機(jī)會減少。此外，玻璃纖維的斷面較小，隨著斷面的減小，使微裂紋存在的幾率也減少，從而使纖維強(qiáng)度增高。直徑小得玻璃纖維強(qiáng)度比直徑粗的纖維強(qiáng)度高的原因是由于表面微裂紋尺寸和數(shù)量較小，從而減少了應(yīng)力集中，使纖維具有較高的強(qiáng)度。影響因素：1）玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度隨

12、直徑變細(xì)而拉伸強(qiáng)度增加；2）拉伸強(qiáng)度也與纖維的長度有關(guān)，隨著長度增加拉伸強(qiáng)度顯著下降；3）纖維強(qiáng)度與玻璃的化學(xué)成分關(guān)系密切；4）存放時間對纖維強(qiáng)度的影響；5）施加負(fù)荷時間對纖維強(qiáng)度的影響6）玻璃纖維成型方法和成型條件對強(qiáng)度也有很大影響。6碳纖維的結(jié)構(gòu)及影響因素碳纖維的結(jié)構(gòu)決定于原絲結(jié)構(gòu)和碳化工藝。真實(shí)的碳纖維結(jié)構(gòu)并不是理想的石墨點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，而是屬于亂層石墨結(jié)構(gòu)。在亂層石墨結(jié)構(gòu)中，石墨層片時基本的結(jié)構(gòu)單元，若干層片組成的微晶堆砌成直徑數(shù)十納米、長度數(shù)百納米的原纖，原纖則構(gòu)成了碳纖維單絲，其直徑約數(shù)微米。纖維中的缺陷如結(jié)構(gòu)不勻、直徑變異、微孔、裂縫或溝槽、氣孔、雜質(zhì)等是影響碳纖維強(qiáng)度的重要因素。7

13、什么是界面，包含哪些組成部分，界面效應(yīng)復(fù)合材料的界面是指機(jī)體與增強(qiáng)物之間化學(xué)成分有顯著變化的，構(gòu)成彼此結(jié)合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。它包含了機(jī)體和增強(qiáng)物的部分原始接觸面、基體與增強(qiáng)物相互作用生成的反應(yīng)產(chǎn)物、此產(chǎn)物與基體及增強(qiáng)物上的氧化物及它們的反應(yīng)產(chǎn)物等。界面的幾種效應(yīng)：(1)傳遞效應(yīng) 界面能傳遞力，即將外力傳遞給增強(qiáng)物，祈禱基體和增強(qiáng)物之間橋梁的作用。（2）阻斷效應(yīng) 結(jié)合適當(dāng)?shù)慕缑嬗凶≈妨鸭y擴(kuò)展、中斷材料破壞、減緩應(yīng)力集中的作用。（3）不連續(xù)效應(yīng) 在界面上產(chǎn)生物理性能的不連續(xù)性和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象。（4）散射和吸收效應(yīng) 光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等再界面產(chǎn)生散射和吸收。（5）誘導(dǎo)效應(yīng)

14、 一種物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)使另一種與之接觸的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)由于誘導(dǎo)作用而發(fā)生改變，由此產(chǎn)生一些現(xiàn)象。8什么是界面浸潤理論，化學(xué)鍵理論，物理吸附理論界面浸潤理論 填充劑被液體樹脂良好浸潤是極其重要的，因浸潤不良會在界面上產(chǎn)生空隙，易使應(yīng)力集中而使復(fù)合材料發(fā)生開裂，如果完全浸潤，則基體與填充劑間的粘結(jié)強(qiáng)度將大于基體的內(nèi)聚強(qiáng)度?；瘜W(xué)鍵理論 處理增強(qiáng)劑表面的偶聯(lián)劑應(yīng)既含有能與增強(qiáng)劑起化學(xué)作用的官能團(tuán)，又含有能與樹脂基體起化學(xué)作用的官能團(tuán)，由此在界面上形成共價鍵結(jié)合。物理吸附理論 增強(qiáng)纖維與樹脂基體之間的結(jié)合是屬于機(jī)械鉸合和基于次價鍵作用的物理吸附。偶聯(lián)劑的作用主要是促進(jìn)基體與增強(qiáng)纖維表面完全浸潤。9 什么是聚合

15、物基復(fù)合材料，基體和纖維的作用聚合物基復(fù)合材料是以有機(jī)聚合物為基體，連續(xù)纖維為增強(qiáng)材料組合而成的。纖維的高強(qiáng)度、高模量的特性使它成為理想的承載體?；w材料由于粘結(jié)性能好，把纖維牢固地粘結(jié)起來。同時，基體又能使載荷均勻分布，并傳遞到纖維上去，并允許纖維承受壓縮和剪切載荷。纖維和基體之間的良好的復(fù)合顯示了各自的優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)構(gòu)的設(shè)計，具有許多優(yōu)良特性。10 手糊過程手糊工藝是聚合物基復(fù)合材料制造中最早采用和最簡單的方法。其工藝過程是先在模具上涂刷含有固化劑的樹脂混合物，再在其上鋪貼一層按要求剪裁好的纖維織物，用刷子、壓輥或刮刀壓擠織物，使其均勻浸膠并排除氣泡后，再涂刷樹脂混合物和鋪貼第二層纖

16、維織物，反復(fù)上述過程直至達(dá)到所需厚度為止。然后在一定壓力作用下加熱固化成型，或利用樹脂體系固化時放出的熱量固化成型，最后脫模得到復(fù)合材料制品。11 什么是顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，基體作用顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料是指彌散的硬質(zhì)增強(qiáng)相得體積超過20%的復(fù)合材料，而不包括那種彌散質(zhì)點(diǎn)體積比很低的彌散強(qiáng)化金屬。基體的作用在于傳遞載荷和便于加工。硬質(zhì)增強(qiáng)相造成的對基體的束縛作用能阻止基體屈服。12 硼纖維為什么選擇鋁合金作為基體硼纖維選擇鋁合金作為基體是由于鋁合金具有良好的綜合性能。良好的綜合性能是指良好的結(jié)合能力，較高的斷裂韌性，較強(qiáng)的阻止在纖維斷裂或劈裂處的裂紋擴(kuò)展能力；較強(qiáng)的抗腐蝕性，較高的強(qiáng)度等。對于高溫下使

17、用的復(fù)合材料，還要求基體具有較好的抗蠕變性和抗氧化性。此外，基體應(yīng)能熔焊或釬焊，而對于某些應(yīng)用還要求基體能采用復(fù)合蠕變成型技術(shù)。13 纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料增韌機(jī)理裂紋擴(kuò)展遇到纖維時會受阻，這樣要使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展就必須提高外加應(yīng)力。當(dāng)外加應(yīng)力進(jìn)一步提高時，由于機(jī)體與纖維間的界面的離解，同時又由于纖維的強(qiáng)度高于基體的強(qiáng)度，從而使纖維可以從基體中拔出。當(dāng)拔出的長度達(dá)到某一臨界值時，會使纖維發(fā)生斷裂。因此裂紋的擴(kuò)展必須克服由于纖維的加入而產(chǎn)生的拔出功和纖維斷裂功，這使得材料的斷裂更為困難，從而起到了增韌的作用。實(shí)際材料斷裂過程中，纖維的斷裂并非發(fā)生在同一裂紋平面，這樣主裂紋還將沿纖維斷裂位置的不同而

18、發(fā)生裂紋轉(zhuǎn)向。這也同樣會使裂紋的擴(kuò)展阻力增加，從而使韌性進(jìn)一步提高。14 界面結(jié)合強(qiáng)度界面結(jié)合強(qiáng)度直接影響了復(fù)合材料的韌化機(jī)制和韌化效果。界面強(qiáng)度過高，晶須將與基體一起斷裂，限制了晶須的拔出，因而也就減小了晶須拔出機(jī)制對韌性的貢獻(xiàn)。但另一方面，界面強(qiáng)度的提高有利于載荷的轉(zhuǎn)移，因而提高了強(qiáng)化效果。界面強(qiáng)度過低，則使晶須的拔出功減小，這對韌化和強(qiáng)化都不利，因此界面強(qiáng)度存在一個最佳值。15 熱塑性樹脂基復(fù)合材料與熱固性樹脂基復(fù)合材料在性能和加工工藝上的區(qū)別是什么？熱塑性樹脂是指具有線型或分枝型結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子化合物，熱固性樹脂是以不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等為主的高分子化合物。性能上：熱塑性樹脂

19、柔韌性大，脆性低，加工性能好，但剛性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性差；熱固性樹脂剛性大，耐腐蝕性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性好，不易變形，成型工藝復(fù)雜，加工較難。加工工藝上：熱塑性樹脂受熱軟化或熔融，可進(jìn)行各種線型加工，冷卻后變得堅硬。再受熱，又可進(jìn)行熔融加工，具有可重復(fù)加工性；熱固性樹脂受熱熔融的同時發(fā)生固化反應(yīng)，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，冷卻后再受熱不熔融，在溶劑中不溶解，不具有重復(fù)加工性。16. 舉出一個復(fù)合材料樹脂體系的實(shí)例，并說明各組分的作用。如不飽和聚酯樹脂體系，各組分及其作用如下：1 交聯(lián)劑：通過引發(fā)劑作用使線性聚酯分子交聯(lián)成三維網(wǎng)狀的體型大分子結(jié)構(gòu)。2 引發(fā)劑：打開交聯(lián)劑分子和不飽和聚酯分子鏈上的雙鍵，

20、開形成自由基，發(fā)生自由共聚反應(yīng)，達(dá)到交聯(lián)固化的目的。引發(fā)劑一般為過氧化物。3 促進(jìn)劑：使引發(fā)劑降低分解活化能，降低引發(fā)溫度。4 阻聚劑：增加不飽和聚酯樹脂的貯存穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)適用期。5 增稠劑 ：調(diào)節(jié)不飽和聚酯樹脂的粘度。17 什么是增強(qiáng)材料的表面處理？簡述偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)及作用。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

21、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。18 簡述碳/碳復(fù)合材料的性能。力學(xué)性能：密度小；拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、楊氏模量高；脆性大，應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)“假塑性效應(yīng)”：施加載荷初期呈線性關(guān)系，隨后變?yōu)殡p線性。卸載后再加載荷，曲線仍為線性，并可達(dá)到原來的載荷水平。熱物理性能：熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定；熱導(dǎo)率高，并可以調(diào)節(jié)；比熱容高；抗熱震因子大。燒蝕性能（蒸發(fā)升華、熱化學(xué)氧化）：碳/碳復(fù)合材料燒蝕均勻、燒蝕凹陷淺，能良好地保持制件外形；燒蝕熱高，為內(nèi)層材料和存放的器件提供保護(hù)?；瘜W(xué)穩(wěn)定性：具有與碳一樣的化學(xué)穩(wěn)定性；抗氧化性能差。改善碳/碳復(fù)合材料抗氧化性能的方法：浸

22、漬樹脂時加入抗氧化物質(zhì)；氣相沉積碳時加入抗氧元素；碳化硅涂層。19 比較彌散增強(qiáng)原理和顆粒增強(qiáng)原理的異同點(diǎn)。1、承擔(dān)載荷的物質(zhì)有異：彌散增強(qiáng)原理：基體承擔(dān)載荷。顆粒增強(qiáng)原理：基體承擔(dān)主要的載荷，顆粒也承受載荷并約束基體的變形。2、顆粒大小及體積分?jǐn)?shù)有異：彌散增強(qiáng)原理：Vp=0.01-0.15，dp=0.001mm-0.1mm。顆粒增強(qiáng)原理：顆粒尺寸較大（>1mm）、顆粒堅硬。顆粒直徑為1-50mm，顆粒間距為1-25mm，顆粒的體積分?jǐn)?shù)為0.05-0.5。顆粒強(qiáng)化效果類似：顆粒阻止基體中位錯運(yùn)動的能力愈大，增強(qiáng)效果愈好。微粒尺寸愈小，體積分?jǐn)?shù)愈高，強(qiáng)化效果愈好。20 簡述復(fù)合材料中金屬基

23、體的選擇原則。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，盡量避免基體與增強(qiáng)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時應(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)該有較好的浸潤性。21 晶須高強(qiáng)的主

24、要原因及制備方法原因：、它的直徑非常小，不能容納使晶體削弱的空隙、位錯和不完整等缺陷。、晶須材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整，使它的強(qiáng)度不受表面完整性的嚴(yán)格限制。制備方法：CVD法 、原位生長法、溶膠凝膠法、氣液固（VLS）法、液相生長法、固相生長法。思考題1、復(fù)合材料具有的三個特點(diǎn)是什么？按增強(qiáng)體種類不同復(fù)合材料分哪幾分類？按用途不同它又分為哪幾類？ 答：特點(diǎn)：1）典型的復(fù)合材料是在一個特點(diǎn)的基體中，填充有一種或多種填充體2）既保留原有組分或者材料的主要特色，并通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能3）可以通過材料設(shè)計使各組分的性能相互補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得新的優(yōu)越性能。 按增強(qiáng)材料形態(tài)分為以下三類： 1

25、)、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料：a.連續(xù)纖維復(fù)合材料：作為分散相的長纖維的兩個端點(diǎn)都位于復(fù)合材料的邊界處；b.非連續(xù)纖維復(fù)合材料：短纖維、晶須無規(guī)則地分散在基體材料中； 2)、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料：微小顆粒狀增強(qiáng)材料分散在基體中； 3)、板狀增強(qiáng)體、編織復(fù)合材料：以平面二維或立體三維物為增強(qiáng)材料與基體復(fù)合而成。 按用途分類，有航空材料、電工材料、建筑材料、包裝材料等。2、 簡述玻璃纖維的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)，與其相比Kevlar有機(jī)纖維和碳纖維各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？這三種增強(qiáng)纖維各自采取什么表面處理？其主要目的是什么？ 答：玻璃纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有短程有序、長程無序的特點(diǎn)。 玻璃纖維的性能特點(diǎn):具有各向同性，楊氏模量、

26、熱膨脹系數(shù)等性能，在纖維的軸向和徑向都是相同的。利用化學(xué)刻蝕或接枝、涂層和氧化方法，在纖維表面引入反應(yīng)性基團(tuán)，使之能與樹脂基體分子的基團(tuán)反應(yīng)，增加表面能，可以改善纖維與基體之間的潤濕性。對纖維進(jìn)行表面改性可以改善它與聚合物基體的粘接性。 玻璃纖維通常玻璃纖維與樹脂的界面粘結(jié)性不好,故常采用偶聯(lián)劑涂層的方法對纖維表面進(jìn)行處理。碳纖維由于碳纖維本身的結(jié)構(gòu)特征.使其與樹脂的界面粘結(jié)力不大,因此用未經(jīng)表面處理的碳纖維制成的復(fù)合材料其層間剪切強(qiáng)度較低?？捎糜谔祭w維表面處理的方法較多,如氧化、沉積、電聚合與電沉積、等離子 體處理等。 kevlar纖維通過有機(jī)化學(xué)反應(yīng)和等離子體處理,在纖維表面引進(jìn)或產(chǎn)生活性

27、基團(tuán),從而改善纖維與基體之間的界面粘結(jié)性能。 3、 何為長纖維增強(qiáng)材料中增強(qiáng)體的最小體積分?jǐn)?shù)？何為臨界體積分?jǐn)?shù)？何為短纖維的臨界長度？ 答：4、 簡述纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的界面特點(diǎn)和界面設(shè)計的主要原則以其主要的制備工藝。 答：5、 簡述纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)。 答：6、 比較粉末冶金法和液態(tài)法制備金屬基復(fù)合材料的優(yōu)缺點(diǎn)。 答：將金屬或非金屬粉末混合后壓制成形，并在低于金屬熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，利用粉末間原子擴(kuò)散來使其結(jié)合的過程被稱做粉末冶金工藝。特點(diǎn)：整個工藝過程處于較低的溫度，金屬和增強(qiáng)物都處于固態(tài)；界面反應(yīng)不嚴(yán)重。 金屬基體處于熔融狀態(tài)下與固體增強(qiáng)物復(fù)合成材料的方法。工藝過

28、程：液態(tài) 金屬浸漬 成型。特點(diǎn)：制備溫度高，易發(fā)生嚴(yán)重的界面反應(yīng)，有效控制界面反應(yīng)是液態(tài)法的關(guān)鍵。7、 舉出幾種制備金屬基復(fù)合材料的原位復(fù)合工藝，它們的共同優(yōu)點(diǎn)是什么？ 答：增強(qiáng)相從基體中直接生成，生成相的熱力學(xué)穩(wěn)定性好，不存在基體與增強(qiáng)相之間的潤濕和界面反應(yīng)等問題，基體與增強(qiáng)相結(jié)合良好，較好的解決了界面相容性問題。 制備方法：(1)直接金屬氧（氮）化法(2)定向凝固法(3)原位反應(yīng)生成法(4)自蔓延高溫合成法8、 金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合的三種主要形式是什么？改善其界面結(jié)合的主要途徑有哪些？ 答：金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合的三種主要形式：（1）機(jī)械結(jié)合：第一類界面。主要依靠增強(qiáng)劑的粗糙表面的機(jī)械“

29、錨固”力結(jié)合。（2）浸潤與溶解結(jié)合：第二類界面。如相互溶解嚴(yán)重，也可能發(fā)生溶解后析出現(xiàn)象，嚴(yán)重?fù)p傷增強(qiáng)劑，降低復(fù)合材料的性能。如采用熔浸法制備鎢絲增強(qiáng)鎳基高溫合金復(fù)合材料以及碳纖維/鎳基復(fù)合材料在600C下碳在鎳中先溶解后析出的現(xiàn)象等。（3）化學(xué)反應(yīng)結(jié)合：第三類界面。大多數(shù)金屬基復(fù)合材料的基體與增強(qiáng)相之間的界面處存在著化學(xué)勢梯度。只要存在著有利的動力學(xué)條件，就可能發(fā)生相互擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)。 主要途徑：a.增強(qiáng)劑的表面改性處理：（1）改善增強(qiáng)劑的力學(xué)性能（保護(hù)層）；（2）改善增強(qiáng)劑與基體的潤濕性和粘著性（潤濕層）；（3）防止增強(qiáng)劑與基體之間的擴(kuò)散、滲透和反應(yīng)（阻擋層）；（4）減緩增強(qiáng)劑與基體之間因

30、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等的不同以及熱應(yīng)力集中等因素所造成的物理相容性差的現(xiàn)象（過渡層、匹配層）。b.金屬基體改性（添加微量合金元素）：（1）控制界面反應(yīng)。（2）增加基體合金的流動性，降低復(fù)合材料的制備溫度和時間。（3）改善增強(qiáng)劑與基體的潤濕性。9、 和聚合物基復(fù)合材料相比，金屬基復(fù)合材料的優(yōu)勢是什么？ 答：金屬基復(fù)合材料相對于傳統(tǒng)的金屬材料來說，具有較高的比強(qiáng)度與比剛度；而與樹脂基復(fù)合材料相比，它又具有優(yōu)良的導(dǎo)電性與耐熱性；與陶瓷基材料相比，它又具有高韌性和高沖擊性能。10、 對陶瓷材料進(jìn)行復(fù)合的目的是什么？在陶瓷基復(fù)合材料中那種增強(qiáng)材料復(fù)合效果較佳？為什么？ 答：11、 什么是碳碳復(fù)合材料？它

31、有哪些優(yōu)點(diǎn)？其最主要的性能特點(diǎn)是什么？試舉2例其實(shí)際應(yīng)用。 答：由石墨纖維和石墨基體組成，具有高的燒蝕熱、低燒蝕率，在抗熱沖擊和超熱環(huán)境下具有高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合材料是碳碳復(fù)合材料。12、 制備碳碳基復(fù)合材料的基本思路是什么？按基體碳獲得方法不同，目前碳碳基復(fù)合材料的制備工藝分那兩類？ 答：基本思路：先將碳增強(qiáng)材料預(yù)先制成預(yù)成型體，然后再以基體碳填充逐漸形成致密的C/C復(fù)合材料。碳碳基復(fù)合材料的制備工藝分那兩類：1）預(yù)制體的制備 2）預(yù)制體與基體的復(fù)合 13、為什么要對碳碳復(fù)合材料進(jìn)行抗氧化保護(hù)？目前采取的主要方式是那2種？其原理是什么？ 答：在C/C復(fù)合材料表面進(jìn)行耐高溫材料的涂層，起到阻隔氧

32、侵入作用。主要方式：（1）抑制劑法 作用機(jī)理：抑制劑或可以在碳氧化時抑制氧化反應(yīng)；或可先與氧反應(yīng)形成氧化物，起到吸氧劑作用。（2）防氧化涂層法 作用機(jī)理：涂層在氧化性氣氛下的氧化會形成SiO2，在高于1200 時SiO2粘度很低，可以流入并填充涂層的裂縫。但低于1200 時SiO2粘度太高，喪失自愈合能力。14、 簡述陶瓷基體復(fù)合材料的分類，常見的陶瓷基體復(fù)合材料制備方法有哪些？答：按照用途分類：1）結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料2）功能陶瓷復(fù)合材料 。按照增強(qiáng)材料形態(tài)分類：1）顆粒增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料2）纖維（晶須）增強(qiáng)復(fù)合材料3）片材增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料 陶瓷基復(fù)合材料的制備方法：1）冷壓和燒結(jié)法（粉末冶金法）2）熱壓燒結(jié)法 3）熱等靜壓燒結(jié)成型 4）熔融滲透法5）CVD、CVI法6）溶膠-凝膠（Sol-Gel）法7）熱解(Pyrolysis)法8）其他方法：自蔓燃高溫合成法、原位生長工藝 15、 纖維增強(qiáng)