复合材料原理复习题2009
复合材料概论考试复习题
复合材料概论复习提要一、名词解释1、复合材料2、基体3、增强体4、聚合物基复合材料5、金属基复合材料6、陶瓷基复合材料7、水泥基复合材料8、碳/碳复合材料9、玻璃钢10、脱模剂11、复合材料的蠕变12、CVD13、玻璃纤维14、碳纤维15硼纤维16氧化铝纤维17、晶须18、A玻纤、E玻纤、S玻纤、M玻纤19玻璃纤维增强环氧树脂20玻璃纤维增强酚醛树脂21玻璃纤维增强聚酯树脂22、单模、对模23、等代设计法。
24、水泥二、重要知识点1、复合材料中的基体有三种主要作用。
2、复合材料的界面的作用和效应。
3、复合材料的可设计性以及意义、如何设计防腐蚀（碱性）玻璃纤维增强塑料。
4、增强材料的表面处理、沃兰（V olan）的结构式，沃兰和有机硅烷对玻纤表面处理的机理。
5、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶的生产过程以及性能（优点和缺点）、表面处理方法。
6、不饱和聚酯树脂的固化过程以及性能（优缺点）。
7、玻璃纤维增强环氧树脂、玻璃纤维增强酚醛树脂、玻璃纤维增强聚酯树脂主要性能。
8、铝基复合材料的制造与加工。
9、陶瓷基复合材料的使用温度范围。
10、晶须或者纤维增韧陶瓷基复合材料的制造工艺和成型加工方法。
11、RTM成型工艺、模压成型工艺和手糊成型工艺。
12、在连续玻璃纤维及其制品的制造过程中，拉丝时要用浸润剂的原因。
13、金属基纤维复合材料的界面结合形式以及影响界面稳定性的因素。
14、晶须增韧陶瓷基复合材料的强韧化机理。
复合材料学》复习题
复合材料的界面： 复合材料的界面：是指基体与增强物之间 界面 化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、 化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、 能起载荷传递作用的微小区域。 能起载荷传递作用的微小区域。 热塑性聚合物： 热塑性聚合物：是指具有线型或支链型结 构的那一类有机高分子化合物， 构的那一类有机高分子化合物，这类聚合 物可以反复受热软化(或熔化 或熔化)， 物可以反复受热软化 或熔化 ，而冷却后变 硬。 环氧树脂：指的是分子结构中含有两个以 环氧树脂： 上环氧基的高聚物。 上环氧基的高聚物。 芳纶纤维： 芳纶纤维：是指已工业化生产并在复合材 料中广泛使用的聚芳酰胺纤维， 料中广泛使用的聚芳酰胺纤维，有时也称 有机纤维。 有机纤维。
8
连续纤维复合材料：作为分散相的纤维， 连续纤维复合材料：作为分散相的纤维，每根纤 维的两个端点都位于复合材料的边界处。 维的两个端点都位于复合材料的边界处。 混杂复合材料： 混杂复合材料：即用两种或两种以上纤维增强同 一基体制成的复合材料。 一基体制成的复合材料。其可以看成是两种或多 种单一纤维复合材料的相互复合， 种单一纤维复合材料的相互复合，即复合材料的 复合材料” “复合材料”。 反玻璃化及玻璃陶瓷： 反玻璃化及玻璃陶瓷：许多无机玻璃可以通过适 当的热处理使其由非晶态转变为晶态， 当的热处理使其由非晶态转变为晶态，这一过程 称为反玻璃化。对于某些玻璃， 称为反玻璃化。对于某些玻璃，反玻璃化过程可 以控制，最后能够得到无残余应力的微晶玻璃， 以控制，最后能够得到无残余应力的微晶玻璃， 这种材料称为玻璃陶瓷。 这种材料称为玻璃陶瓷。 呋喃树脂： 呋喃树脂：凡是含有呋喃环结构的树脂统称为呋 喃树脂。一般包括糠醇、 喃树脂。一般包括糠醇、糠醛和糠酮及其衍生物 漆糠树脂、糠醇改性酚醛树脂等。 漆糠树脂、糠醇改性酚醛树脂等。
复合材料考试题
复合材料考试题
一．名词解释 32分
纳米复合材料机敏复合材料梯度复合材料摩阻复合材料自蔓延复合技术导电复合材料原味复合材料功能复合材料
二．简答题 48分
1.简述功能复合材料的设计原则与调整途，主要的线性效应和非线性效应
2.什么是增强体？简述碳纤维增强体的特点和主要的应用领域。
3.粉末冶金法制备金属基复合材料有什么特点。
4.金属基复合材料界面结合分为哪几类？其界面的典型结构有哪几种？其界面改性方法有哪些？
5.金属熔体自发渗入制备复合材料的基本原理是什么？该制备方法有什么特点？实现自发渗入的熔体及固体颗粒的理想结合，需要满足什么条件？
6.磁性复合材料有哪些主要的类型？各自有什么特点？主要有哪些应用？三．综合题 20分
任意设计一种复合材料，简述其具体的制备方法，工艺过程和原理，分析其具有的性能特点和可能的应用领域。
复合材料原理作业及解答
b、证明偶联剂在玻璃纤维/树脂界面上的偶联效果一定有着更为 本质的因素在起作用。
12、解释化学键理论与优先吸附理论，并指出其成功之处与不足之处。
(P40-41) (1) 化学键理论 认为：基体树脂表面的活性官能团与增强体表面的官能团能起化学反应。 因此树脂基体与增强体之间形成化学键的结合，界面的结合力是主价键 力的作用。偶联剂正是实现这种化学键结合的架桥剂。
11 、解释润湿理论所包含的内容，并指出其成功之处与不足之处。
(P39) 润湿理论：
指出：要使树脂对增强体紧密接触，就必须使树脂对增强体表面很 好地浸润。 前提条件：液态树脂的表面张力必须低于增强体的临界表面张力。 结合方式：属于机械结合与润湿吸附。
优点：解释了增强体表面粗化、表面积增加有利于提高与基体树脂 界面结合力的事实。 不足：a、不能解释施用偶联剂后使树脂基复合材料界面粘结强度 提高的现象。
成功之处：在偶联剂应用于玻璃纤维复合材料中得到很好应用，也被界 面研究的实验所证实。 偶联剂在界面所起的作用：用Br2破坏偶联剂双键，制品强度下降。 局限性： a、聚合物不具备活性基团；b、不具备与树脂反应的基团。 (2) 优先吸附理论
提出背景：解释化学键不能解释的现象。 当玻璃纤维被偶联剂覆盖后，偶联剂对树脂中的某些组分“优先吸附”， 这样，改变了树脂对玻璃表面的浸润性。 认为：界面上可能发生增强体表面优先吸附树脂中的某些组分，这些组
复合材料复习题
复合材料复习题第一篇：复合材料复习题《高分子复合材料》复习题基本概念强度材料在外力作用下抵抗永久形变或断裂的能力。
2 3 4 5 比强度材料极限强度与密度的比值。
模量材料在弹性变形阶段，应力与应变成正比例关系，比例系数为模量。
比模量模量与密度的比值。
复合后的产物为固体时才称为复合材料，若复合产物为液体或气体时就不称为复合材料。
用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。
按基体材料分类聚合物基复合材料金属基复合材料无机非金属基复合材料 8 按材料作用分类结构复合材料功能复合材料连续纤维增强金属基复合材料，在复合材料中纤维起着主要承载作用。
在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应是以充分发挥增强纤维的性能为主。
11非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。
铁、镍元素在高温时能有效地促使碳纤维石墨化，破坏了碳纤维的结构，使其丧失了原有的强度，做成的复合材料不可能具备高的性能。
结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。
连续纤维增强金属基复合材料一般选用纯铝或含合金元素少得单相铝合金，而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具有高强度的铝合金。
用于1000℃以上的高温金属基复合材料的基体材料主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物，较成熟的是镍基、铁基高温合金。
复合材料的界面效应包括传递效应、阻断效应、不连续效应、散射和吸收效应及诱导效应。
17 常用的陶瓷基体主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。
复合材料中的基体有三种主要的作用：把纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响。
19 降解指聚合物主链的断裂，它导致相对分子质量下降，使材料的物理力学性能变坏。
交联是指某些聚合物交联过度而使聚合物变硬、发脆，使物理力学性能变坏。
20 热固性树脂分类不饱和聚酯树脂环氧树脂酚醛树脂不饱和聚酯树脂是指有线性结构的，主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。
复合材料复习题
复合材料复习题●复合材料的概念：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
复合材料的特点（树脂基，金属基，金属基设计，代号）(1)复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的界面。
(2)复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良持殊性能。
(3)复合材料具有可设计性。
●影响复合材料的因素：复合材料中增强体与基体界面的性能界面的好坏将直接影响到复合材料的综合性能。
复合材料的结构及成型技术基体的性能增强材料的性能树脂基（RMC）：1.比强度和比模量高2.良好的抗疲劳性能3.减振性能好4.过载安全性好5、具有多种功能性6、有很好的加工工艺性7.各向异性和性能可设计性8.材料与结构的统一性缺点：1、耐高温稳定性和老化性差；2、层间剪切强度低；3、材料强调的一致性不足；4、高性能复合材料的价格较高，主要用于尖端领域或奢侈品。
金属基（MMC）：1、比强度和比模量高见教材图1-1（P5）2、良好的导热、导电性3、热膨胀系数小、尺寸稳定性高4、高温性能和耐磨性能优5、不吸潮、老化性能好缺点：成型加工困难，质量较重复合材料分类（基体，增强材料）增强按照纤维的类型，纤维增强复合材料分：①玻璃纤维复合材料；②碳纤维复合材料③有机纤维（芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、聚烯烃纤维等）复合材料；④金属纤维（如钨丝、不锈钢丝等）复合材料；⑤陶瓷纤维（如氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等）复合材料。
①结构复合材料；结构复合材料主要是作为承力结构使用的复合材料，主要用于制造受力构件；它基本上是由能承受载荷的增强体组元与能联接增强体成为整体承载同时又起分配与传递载荷作用的基体组元构成。
结构复合材料又可按基体材料类型和增强体材料类型来分类②功能复合材料按基体类型分类聚合物基复合材料按增强体类型分类叠层式复合材料金属基复合材料片材增强复合材陶瓷基复合材料颗粒增强复合材料水泥基复合材料纤维增强复合材料碳基复合材料先进复合材料定义及发展：先进复合材料是比原有的通用复合材料有更高性能的复合材料。
复合材料成形部分-复习习题
复合材料成形部分-复习习题一、填空题：1）、复合材料主要组成部分有基体、增强体。
2）、金属粉末的常用制备方法：雾化法、机械粉碎法、还原法、气相沉积法。
3）、陶瓷粉体烧结影响因素有：粉体颗粒度、外加剂作用、烧结温度和时间、烧结气氛、成形压力。
4）、粉末材料成形工艺主要有：粉末冶金、压制成形、注射成形、复合成形。
5）、热塑性塑料制品注射成型过程可分为合模、注射、保压、冷却、脱模等几个工序。
6）、注射成型制品的主要缺陷是翘曲，过度充填是引起该缺陷最常见的原因之一。
7）、金属基复合材料基体的选择原则：金属基复合材料的使用要求、金属基复合材料组成的特点、基体金属与增强体的相容性。
8）、金属基的液态制造技术有：真空压力浸渍法、挤压铸造法、搅拌铸造法、液态金属浸渍法、共喷沉积法、热喷涂法等。
二、选择题：1、以下介质一般不作为冷等静压的压力介质是（ C ）：A油B水C氩气 D 乳化液2、以下不属于热固性复合材料固化工艺特点的是（ D ）：A 树脂分子与固化剂分子形成活化中间体B 树脂分子与固化剂分子交联C 树脂分子与固化剂分子交联固化，形成三维网状结构D 一个可逆的动态过程3、以下金属基复合材料制备技术中，不属于液体制造技术的是（B ）：A 压力浸渍B 沉积法C 挤压、搅拌铸造D 粉末冶金4、以下性质中不属于陶瓷基复合材料的主要特性是（ D ）：A 耐高温B 抗腐蚀C 高强度D 延展性5、以下不属于金属注射成形工艺技术优点的是（B ）：A 产品性能各项同性B 采用少量粘结剂C 可制造粉末冶金无法制造的产品D产品尺寸精度高6、聚合物基复合材料制备的大体过程不包括（ D ）：A 预浸渍制造B 制件的铺层C 固化及后加工处理D 干燥7、粉末材料主要模压成形工艺不包括（ A ）：A 注射成形B 温压成形C 热压成形D 模压成形三、判断1 、过程综合指工艺流程的缩短化。
（对）2 、相比于机械粉碎法，雾化法是一种简便且经济的粉末生产方法。
复合材料复习题答案
复合材料复习题答案一、选择题1. 复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，其中一种材料通常具有（）。
A. 良好的机械性能B. 高熔点C. 良好的化学稳定性D. 良好的电绝缘性答案：A2. 以下哪项不是复合材料的优点？A. 轻质B. 高强度C. 易加工D. 耐腐蚀答案：C3. 复合材料中增强材料的主要作用是（）。
A. 提供形状B. 提供韧性C. 提供强度D. 提供耐腐蚀性答案：C4. 复合材料的界面相通常具有以下哪个特性？A. 良好的粘合性B. 良好的导电性C. 良好的导热性D. 良好的透光性答案：A5. 以下哪种材料不属于复合材料？A. 碳纤维增强塑料B. 玻璃纤维增强塑料C. 铝合金D. 陶瓷基复合材料答案：C二、填空题6. 复合材料的分类方法很多，根据增强材料的不同，可以分为________、________和________等。
答案：纤维增强材料、颗粒增强材料、层状增强材料7. 复合材料的制备方法主要有________、________和________等。
答案：热压成型、树脂传递成型、拉挤成型8. 复合材料的界面相是复合材料中增强材料与基体材料之间的________，它对复合材料的性能有重要影响。
答案：过渡层9. 复合材料的力学性能主要取决于增强材料的________、________和________。
答案：类型、含量、排列方式10. 复合材料在航空航天领域的应用非常广泛，例如________、________和________等。
答案：飞机结构、卫星结构、火箭结构三、简答题11. 简述复合材料的一般性能特点。
答案：复合材料通常具有轻质、高强度、高刚度、良好的疲劳性能和耐腐蚀性能等特点。
此外，复合材料的热膨胀系数较低，可以设计成具有特定性能的特定形状。
12. 描述复合材料的界面相在复合材料中的作用。
答案：界面相在复合材料中起着至关重要的作用。
它不仅影响增强材料与基体材料之间的粘合强度，还影响复合材料的整体性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2009年硕士研究生《复合材料原理》复习题
1.为什么Nicalon sic纤维使用温度低于1100℃？怎样提高使用温度？
➢从热力学上讲，C-SIO2界面在1000℃时界面气相CO压力可能很高，相应的O2浓度也较高。
只有O2扩散使界面上O2浓度达到较高水平时，才能反应生成CO。
但是温度较低时扩散较慢，因此C-SiO2仍然在1000℃左右共存。
当温度升到1100℃，1200℃时，CO的压力将会更高，此时O2的浓度也较高，而扩散速度却加快。
因而，SiC的氧化速度加快，导致Nicalon纤维在1100℃，1200℃时性能下降很快。
➢要提高Nicalon纤维的使用温度，需降低Nicalon纤维的游离C和O的含量，以防止游离C继续与界面O反应。
2.复合材料的界面应力是怎样产生的？对复合材料的性能有何影响？
复合材料的界面应力主要是由于从制备温度冷却到室温的温度变化△T或是使用过程中的温度变化△T使得复合材料中纤维和基体CTE不同而导致系统在界面强结合的情况下界面应力与△T有着对应关系；在界面弱结合的情况下，由于滑移摩擦引起界面应力。
除了热物理不相容外，还有制备过程也能产生很大甚至更大的界面应力。
如：PMC的固化收缩，MMC的金属凝固收缩，CMC的凝固收缩等。
△CTE限制界面应力将导致基体开裂，留下很多裂纹，裂纹严重时将使复合材料解体，使复合材料制备失败，或是使其性能严重下降，△CTE不大时，弹塑性作用，不会出现裂纹。
而对于CMC，即使不会出现明显的裂纹，基体也已经出现了微裂纹。
这些微裂纹对复合材料的性能不会有很的影响，相反，这些微裂纹对CMC复合材料的增韧有帮助，因为微裂纹在裂纹扩展过程中将会再主裂纹上形成很多与裂纹而消耗能量，从而达到增韧的目的。
3．金属基复合材料界面控制的一般原则是什么？
金属基复合材料要求强结合，此时能提高轻度但不会发生脆性破坏。
均存在界面化学反应趋势，温度足够高时将发生界面化学反应，一定的界面化学反应能增加界面的结合强度，对增强有利。
过量的界面化学反应能增加界面的脆性倾向对增韧不利。
因此，MMC的界面化学反应是所希望的，但是应该控制适度。
具体原则有：
纤维表面涂层处理：改善润湿性，提高界面的结合强度，并防止不利的界面反应。
基体改性：改变合金的成分，是活性的偏聚在f/m界面上降低界面能，提高润湿性。
控制界面层：必须考虑在室温下熔体对纤维及纤维表面层的溶解侵蚀。
纤维及
其表面层金属熔体中均具有一定的溶解度。
因而，溶解和侵蚀是不可避免的。
4.为什么玻璃陶瓷/Nicalon复合材料不需要制备界面层？
氧化物玻璃基体很容易与Nicalon SiC纤维反应：SiC+O2=SiO2+C 这一反应可以被利用来制备界面层。
氧化物玻璃基体与Nicalon SiC纤维还可能发生其它氧化反应，但由于需要气相产物扩散离开界面，因为其他热力学趋向很大，但反应驱动力相对较小。
因上述反应生成的SiO2在SiO2基玻璃中很容易溶入玻璃基体。
如果使用的玻璃基体不发生饱和分相的话，反应的结果将在界面上生成C界面层或纤维的表面层，因而不需要预先制备界面层，这就是玻璃陶瓷的最大优点。
5．复合材料有哪三个组元组成，作用分别是什么？
复合材料是由：基体，增强体，界面。
基体：是复合材料中的连续相，可以将增强体粘结成整体，并赋予复合材料一定形状。
有传递外界作用力，保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。
增强体：主要是承载，一般承受90%以上的载荷，起着增大强度，改善复合材料性能的作用。
界面：1.传递作用：载荷施加在基体上，只有通过界面才能传递到增强体上，
发挥纤维的承载能力，所以界面是传递载荷的桥梁。
2.阻断作用：结合适当的界面有阻止裂纹扩展，中断材料破坏，减缓应
力集中的作用。
3.保护作用：界面相可以保护增强体免受环境的腐蚀，防止基体与增强
体之间的化学反应，起到保护增强体的作用。
6.请说明临界纤维长度的物理意义？
能够达到最大纤维应力，即极限强度σfu的最小纤维长度，称为临界长度Lc，临界纤维长度是载荷传递长度的最大值。
L<Lc时，纤维承受的载荷达不到σfu，纤维也不可能断裂，或由复合材料断裂破坏引起纤维断裂很少，也就很难达到增强的效果。
L≥Lc时，纤维能够承受最大载荷（最大应力），达到增强的效果复合材料断裂破坏后能在断口上观察到纤维的断裂、拔出、脱粘现象。
7．试解释以下复合材料力学性能随纤维体积分数及温度变化的原因
8．试分析以下两种复合材料：SiC f /CAS 和SiC f /SiC 复合材料是否能够发生界面裂纹偏转（假定两者都无界面层）。
确定热解碳界面层对以上两种材料界面裂纹偏转的影响。
注：α：Dundurs parameters
()/2/1E E ν=-
Nextel610/γ-TiAl 复合材料的性能
Ultra-SCS/γ-TiAl 复合材料的性能
9.请分别查找陶瓷强度、模量随孔隙率变化规律的公式（假定泊松比不随孔隙率变化），根据以下两式及表中数据，设计一种无界面层SiC/SiC 复合材料（纤维体积分数
50％），使其具有最高抗弯强度同时具有界面裂纹偏转能力，用数据说明。
()2
1p c C p G G f =-
（p c G 为多孔材料断裂能，G C 为致密材料断裂能，f p 为孔隙率）
10．金属铝的强化：常向液态的金属铝中加入Al 2O 3和SiC ，使之均匀分散在其中，达到强化的目的。
但由于这两种固体与液铝的浸润角θ=140︒，即几乎不浸润，所以很难将其分散均匀。
为实现强化，可以采用哪些方法？
11．请计算SiC
氧化生成SiO 2的体积变化。
请计算ZrC 氧化生成ZrO 2的体积变化。
12．CVD SiC 在50vol.%H 2O/50vol.%Ar 气氛中氧化的抛物线氧化速率常数k p 见下表。
请计算SiC 氧化表观活化能。
'1()1m
f c mu f E V E ⎧⎫⎡⎤⎪⎪
σ=σ+-⎨⎬
⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩
⎭
13．请分析为什么连续纤维拔出长度通常为l c/2，为什么纤维端部先于纤维中部脱粘。
14．设计一种SiC晶须增强玻璃陶瓷基复合材料，界面应该是强结合还是弱结合对强度有利，试分析之。
15．试分析为什么多孔C/SiC复合材料具有高强度？。