复合材料考试重点

1 复合材料定义

复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。2RMC（聚合物基复合材）中聚合物的主要作用是：把纤维粘接在一起；分配纤维间的荷载；保护纤维不受环境影响。

3 无机凝胶材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。

4 复合材料的增强体作用：增加强度、改善性能

5 界面是复合材料的特征

6 颗粒尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好。

7 混合法则：纤维、基体对复合材料平均性能的贡献正比于它们各自的体积分数。

8 对于单向连续纤维增强复合材料弹性模量、抗张强度、泊松比、剪切强度等性能均符合混合法则

9 平行于纤维方向称为“纵向”，垂直于纤维方向为“横向”。

10 忽略热膨胀系数、泊松比以及弹性变形差等引起的附加应力，认为整个材料的纵向应变是相同的。

11复合材料初始变形后的行为四个阶段

1）纤维与基体均为线弹性变形；

2）纤维继续线弹性变形，基体为非线性变形；

3）纤维与基体都是非线性变形；

4）随着纤维断裂，复合材料断裂

12 金属基复合材料的第二阶段占比较大的比例，而脆性纤维复合材料未观察到第三阶段

13 短纤维一般指长径比小于100的各种增强纤维。

14 复合材料的界面是指一层具有一定厚度（纳米以上）、结构随基体和增强体而异的、与基体有明显差别的新相

15 复合材料的界面虽然很小，但它是有尺寸的，约几个纳米到几个微米，是一个区域，或一个带、一层，它的厚度呈不均匀分布状态

16 在聚合物基复合材料的设计中：

首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性；

还要保证有适度的界面结合强度；

同时还要减少复合材料成型中形成的残余应力；

调节界面内应力和减缓应力集中

17 碳纤维表面上涂覆（惰性涂层）和能与基体树脂发生反应或聚合的涂层，比较后发现，惰性涂层效果较好，活性涂层可能由于降低了相界面的浸润性而效果不良。

（浸润不良）将会在界面产生空隙，易产生应力集中而使复合材料发生开裂。

18 在复合材料成型过程中形成的（界面残余应力），会使界面传递应力的能力下降，最终导致复合材料的力学性能降低。

19 在增强纤维与基体之间引入一层（可产生变形的界面层），在应力作用下吸收导致微裂纹增长的能量，从而抑制微裂纹的扩展。

20 对增强材料进行表面涂层处理

在增强材料组元上预先涂层以改善浸润性，同时涂层还应起到防止发生严重的界面反应

21 对复合材料来讲，材料组元之间相互浸润是复合的首要条件。

22 在制备金属基复合材料时，液态金属对增强材料的浸润性，直接影响到界面粘结强度。

23 纤维增强材料不仅是指纤维束丝，还包括纺织布、带、毡等纤维制品

24 GF（玻璃纤维）的分类一般按照玻璃原料成分、单丝直径、纤维外观及纤维特性等方法分类

25 GF对除HF、浓碱、浓H3PO4以外的化学药品及有机溶剂具有良好的化学稳定性。

26 GF的化学稳定性主要取决于其成分中的SiO2及碱金属氧化物的含量。

27 GF的化学稳定性还受温度的影响

28 浸润剂的作用

◆润滑—保护作用

◆黏结—集束作用

◆防止GF表面静电荷的积累

◆使GF获得与基体树脂有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能

29 碳纤维是有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳。

（质量小、高强度、高模量、耐热性好、化学稳定性好）

30 气相法此法用于制造晶须或短纤维，不能用于制造长纤维

31 有机纤维碳化法此法用于制造连续长纤维。

32 一般以有机纤维为原料制造CF的过程：

有机纤维喷丝预氧化处理高温碳化石墨化处理

33 碳化硅(SiC)纤维属于陶瓷纤维

34 碳化硅纤维的性能具有高比强度、高比模量、高温抗氧化性、优异的耐烧蚀性、耐热冲击性等。

35 CVD法碳化硅纤维适用于聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料的制备

36 纺丝液由浓硫酸(浓度为100％)与聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)组成，配成的液晶溶液称为明胶。配比为PPTA/硫酸=20/100，PPTA在浓硫酸中形成向列型液晶态，聚合物呈一维取向有序排列。

37 纺丝有湿纺、干喷和干喷—湿纺三种方法

38 聚合物链是由氢键作横向连结

39 芳纶纤维的化学链主要由芳环组成。这种芳环结构具有高的刚性，并使聚合物链呈伸展状态而不是折叠状态，形成棒状结构，因而纤维具有高的模量。

40 芳纶纤维当温度达487 ℃时尚不熔化，但开始碳化。

41 芳纶纤维具有良好的耐介质性能，对中性化学药品的抵抗力一般是很强的，但易受各种酸碱的侵蚀，尤其是强酸的侵蚀

42 芳纶可应用于先进复合材料、防弹制品、缆绳、建材、传送带、特种防护服装、体育运动器材和电子设备

43 晶须（Whiskers）是以单晶结构生长的直径小于3μm的短纤维。晶须是一种无缺陷的理想完整晶体，是目前已知纤维中强度最高的一种。

44 晶须一般都是一维线形针状体

45 用以改善复合材料力学性能、提高断裂功、耐磨性和硬度、增进耐腐蚀性能的颗粒状材料，称为颗粒增强体

46 按照颗粒增强复合材料的基体不同，颗粒增强体可以分为颗粒弥散强化陶瓷、颗粒增强金属和颗粒增强聚合物。

47 按照变形性能，颗粒增强体可以分为刚性(rigid)颗粒和延性(ductile)颗粒两种

48 颗粒增强复合材料的力学性能取决于颗粒的形貌、直径、结晶完整度和颗粒在复合材料中的分布情况及体积分数

49.、原材料的选择原则

1)比强度、比刚度高

2)材料与结构的使用环境相适应

3)满足结构特殊性要求

4)满足工艺性要求

5)成本低、效益高

50、树脂选择：主要有热固性和热塑性树脂可供选择

51、注射成型法所得制品的精度高、生产周期短、效率较高、容易实现自动控制，除氟树脂外，几乎所有的热塑性树脂都可以采用这种方法成型。

52、金属基复合材料相对于传统的金属材料来说，具有较高的比强度与比刚度；

而与树脂基复合材料相比，它又具有优良的导电性与耐热性；

与陶瓷基材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。

53、金属基复合材料的构件的使用性能是选择金属基体的最重要的依据。

54、片层间距是微观的，属于结构复合材料，不包括包覆材料

55、爆炸焊接的特点是作用时间短，材料的温度低，不必担心发生界面反应。

56、在高压凝固铸造法中预制件的制造是其中的关键，该法适于批量制造陶瓷短纤维、晶须增强铝、镁基复合材料零部件，形状、尺寸均可接近零部件的最终尺寸

57、在定向凝固过程中温度梯度和凝固速率这两个重要的凝固参数能够独立变化，可以分别研究它们对凝固过程的影响。

58、铝基复合材料的特点：密度低，基体选择范围广，热处理性好，制备工艺灵活。

59、镍基变形高温合金以镍为基体，具有较高的强度、良好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力，用钨丝、钍钨丝增强镍基合金还可以大幅度提高其高温性能。如高温持久性能和高温蠕变性能

60、碳/碳复合材料：

?优点：抗热冲击、抗诱导能力极强；

有一定的化学惰性；

高温形状稳定，升华温度高；

烧蚀凹陷低，高温下强度和刚度可保持不变；

抗辐射，易加工和制造，重量轻。

?缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高；

纤维与基体结合差，抗氧化性能差；

制造加工周期长，设计方法复杂，缺乏破坏准则

61、碳纤维纱束的选择和纤维织物结构的设计是制造碳/碳复合材料的基础。

62、多向织物是研究的的重点，目前以三向织物为主，三向织物的细编程度越高，碳/碳复合材料的性能也就越好

63、碳/碳的致密化工艺：实质是用高质量的碳填满碳纤维周围的空隙

64、化学气相法包括脉冲法，等温法、热梯度法、压差法、等离子体辅助CVD法等

65、液相浸渍法设备比较简单，适用性广泛，它是将碳纤制成的预成型体浸入液态的浸渍剂中，通过加压使浸渍剂充分渗入到预成型体的空隙中，再通过固化碳化石墨化等一系列过程的循环缺点是要经过反复多次浸渍碳化的循环才能达到密度要求。优点是技术简单，容易制得尺寸稳定的制品

66、碳/碳复合材料的物理性能具有耐酸、碱和盐的化学稳定性。其比热容大, 热导率随石墨化程度的提高而增大, 线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等。

67、碳/碳复合材料的李旭性能随着温度的升高, 碳/碳复合材料的强度不仅不会降低, 而且比室温下的强度还要高。

68、陶瓷材料的优缺点：

优点：具有优良的综合机械性能，耐磨性好，硬度高一级耐热性和耐腐蚀性好

缺点：脆性大

改进方法：通过往陶瓷中加入或生成纳米级的颗粒，晶须，晶片，纤维等，提高其人性，强度，模量。

基体：主要有氧化铝，氧化锆，氧化硅，氮化硅，玻璃陶瓷等。

69、化学气相沉淀法：缺点：不适用于大量制造大尺寸和形状复杂的制品，成本高。

70溶胶-凝胶法：

优点：均匀性可达到微米级，纳米级甚至分子级水平，集体成分易控制，加工温度较低

缺点：植被的复合材料收缩率大，导致基体常发生开裂

71、功能复合材料是指除力学性能以外而提供其他物理性能（并包括部分化学和生物性能）的复合材料

72、功能复合材料主要由一种或多种功能体和基体组成。

73、复合材料设计的目的：提高材料的综合性能,也就是材料的优值。材料的优值：是由几个物理量综合起来对材料的使用性能进行评价的量

74、压电复合材料是将压电陶瓷相和聚合物相按一定连通方式，一定的体积/重量，及一定的空间分布制作而成，它可以成倍地提高材料的压电性能。

75、1-3型压电功能复合材料是指由一维连通的压电相平行地排列于三维连通的聚合物中而构成的两相压电功能复合材料

76、换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件

77、导电复合材料的导电机理，实例：金属填充材料的导电特性。

78、复合材料电导率不仅与金属填加物体积分数有关，与温度也有密切关系，从而显现出正温度效应和负温度效应

79、导电通路的形成现象：体系的电阻率突然下降

80、形成导电通路后的导电行为（导电机理）（1）通过导电粒子之间的直接接触而产生传导，即“导电通道学说”。（2）除了粒子之间的接触，电子也可在分散于基体中的导电粒子间间隙迁移而产生导电现象，即“隧道效应学说”（3）由于导电粒子间的高强电场，产生发射电流，即“电场发射学说”。

81、聚合物基磁性复合材料主要由强磁粉（功能体）、聚合物基体（黏结剂）和加工助剂三大部分组成。

82、烧结行为的调整与控制内容：烧结开始温度要一致；升温过程中烧结收缩速度要协调；各梯度层的总烧结收缩量要平衡。