【复合材料概论】复习重点应试宝典

第一章总论

1、名词：复合材料基体增强体结构复合材料功能复合材料

复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。

包围增强相并且相对较软和韧的贯连材料，称为基体相。

细丝(连续的或短切的)、薄片或颗粒状，具有较高的强度、模量、硬度和脆性，在复合材料承受外加载荷时是主要承载相，称为增强相或增强体。它们在复合材料中呈分散形式，被基体相隔离包围，因此也称作分散相。

结构复合材料：用于制造受力构件的复合材料。

功能复合材料：具有各种特殊性能（如阻尼，导电，导磁，换能，摩擦，屏蔽等）的复合材料。

2、在材料发展过程中，作为一名材料工作者的主要任务是什么？

（1）发现新的物质，测试其结构和性能；

（2）由已知的物质，通过新的制备工艺，改变其显微结构，改善材料的性能；（3）由已知的物质进行复合，制备出具有优良性能的复合材料。

3、简述现代复合材料发展的四个阶段。

第一代：1940-1960 玻璃纤维增强塑料

第二代：1960-1980 先进复合材料的发展时期

第三代：1980-2000 纤维增强金属基复合材料

第四代：2000年至今多功能复合材料（功能梯度复合材料、智能复合材料）

4、简述复合材料的命名和分类方法。

增强材料+（/）基体+复合材料

按增强材料形态分：连续纤维复合材料，短纤维复合材料，粒状填料复合材料，编织复合材料；

按增强纤维种类分类：玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，金属纤维复合材料，陶瓷纤维复合材料，混杂复合材料（复合材料的“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；

按材料作用分类：结构复合材料，功能复合材料。

5、简述复合材料的共同性能特点。

(1)、综合发挥各组成材料的优点，一种材料具有多种性能；

(2)、复合材料性能的可设计性；

(3)、制成任意形状产品，避免多次加工工序。

6、简述聚合物基复合材料的主要性能特点。

(1)、比强度、比模量大(2)、耐疲劳性能好(3)、减震性好(4)、过载时安全性好(5)、具有多种功能性(耐烧蚀性能，摩擦性能好，电绝缘性能高，耐腐蚀性能优良，有特殊的光学、电学、磁学特性。)(6)、很好的加工工艺性

7、简述金属基复合材料的主要性能特点。

(1)、高的比强度、比模量(2)、优秀的导热、导电性能(3)、热膨胀系数小、尺寸稳定性好(4)、良好的高温性能(5)、良好的耐磨性能(6)、良好的疲劳性能和断裂韧性(7)、不吸潮、不老化、气密性好

8、简述陶瓷基复合材料的主要性能特点。

(1)、强度高、硬度大(2)、耐高温、抗氧化(3)、热膨胀系数小(4)、耐腐蚀(5)、耐磨损(6)、相对密度小

9、简述水泥基复合材料的主要性能特点。

水泥混凝土制品在压缩强度、热能等方面具有优异的性能，但抗拉伸强度低，破坏前的许用应变小.

10、试述复合材料的应用。

（1）、航空、航天、军工领域的应用（2）、交通运输方面的应用

汽车：发动机、车体、驾驶室、挡泥板、保险杠、仪表盘、驱动轴、板簧等。

火车：车厢外壳、内装饰材料、整体卫生间、车门窗、水箱等。

（3）、化学工业方面的应用复合材料主要用于防腐蚀制品。譬如：大型储罐、各种管道、通风管道、烟囱、风机、泵、阀、格栅等。

（4）、在电气工业方面的应用广泛用于电机、电工器材等的制造。

（5）、在建筑工业方面的应用广泛用于装饰、承力结构、混凝土构件、建筑物的修补等。

（6）、在机械工业方面的应用应用十分广泛，譬如：各种叶片、风机、齿轮、皮带轮、滚动轴承、防护罩、刀具等。

（7）、在体育用品方面的应用广泛用于制造赛艇、赛车、划桨、撑杆、球拍、弓箭、雪橇、运动鞋等等。

（8）、复合材料在医学上的应用

11、简述复合材料发展中的普遍问题。

（1）价格（成本）问题

（2）可靠性问题

（3）材料回收再生问题

12、试述复合材料发展的方向。

一、降低成本（1）原材料（2）成型工艺（3）设计(4)加强对实用可靠性的研究。（5）以绝对优势占领某些特定产品市场，使其他材料无法与之竞争。

二、高性能复合材料的研制

高性能复合材料就是指高强度、高模量、耐高温等特性的复合材料。

三、功能性复合材料

功能性复合材料就是指具有导电、超导、微波、摩擦、吸声、阻尼、烧蚀等功能的复合材料。

四、智能复合材料

智能复合材料是指具有感知、识别及处理能力的复合材料。在技术上是通过传感器、驱动器和控制器来实现的。

五、仿生复合材料

仿生复合材料是参考生命系统的结构规律而设计制造的复合材料。

六、环保型复合材料

第二章复合材料的基体材料

1、选择金属基复合材料的基体，应考虑哪一些问题？

(1)、金属基复合材料的使用要求(2)、金属基复合材料的组成特点连续纤维增强的金属基复合材料：纤维是主要承载体

非连续增强的金属基复合材料：基体是主要承载体

(3)、基体金属与增强物的相容性

2、简述常用的热固性聚合物基体的特点。

①不饱和聚酯树脂优点：（1）工艺性能好，工艺装臵简单；（2）固化后综合性能良好（3）价格低廉。缺点：（1）固化时体积收缩率较大；（2）成型时气味和毒性较大；（3）耐热性、强度、模量较低；（4）易变形。广泛用于玻璃纤维增强的复合材料中。

②环氧树脂。优异的使用性能：固化后具有优异的力学性能、良好的电性能、很强的化学稳定性、突出的尺寸稳定性和环境耐久性。优异的工艺性能：可供选择的多样品种、固化方便、黏附力强和固化收缩率低。

②酚醛树脂则大量应用作为摩擦材料。特点：（1）加热条件下即能固化；（2）良好的压缩性能；（3）良好的耐水、耐化学介质和耐烧蚀性能；（4）价格低廉。但是，断裂延伸率低，脆性大。

3、常用的氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷有哪一些？各有何特点？

氧化物陶瓷1、氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷特点：具有优异的耐热性、电绝缘、高硬度、化学稳定性和低价格。广泛应用于高温工程中。2、氧化锆陶瓷特点：具有高强度、高硬度和高的耐化学腐蚀性，而且其韧性是所有陶瓷中最高的。

非氧化物陶瓷1、氮化物陶瓷

（1）氮化硅陶瓷特点：热膨胀系数低、高强度、高弹性模量、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、至1200 ℃不发生氧化且强度不下降,能耐除氢氟酸外的各种无机酸和碱溶液，还可耐熔融的铅、锡、镍、黄铜、铝等有色金属及合金的侵蚀且不黏留这些金属液。因此在高温、高速、强腐蚀介质的工作环境中具有特殊使用价值。

（2）氮化硼陶瓷特点：理论密度只有2.27g/cm3，在所有陶瓷材料中是最低的，强度和模量较低，热膨胀系数低，良好的热稳定性及透波特性，耐酸、碱、金属、砷化镓和玻璃熔渣侵蚀，与大多数金属和玻璃熔体不发生反应。适于在900 ℃以下的氧化气氛中和在2800 ℃以下的氮气和惰性气氛中使用。被广泛用于机械、冶金、电子、航空航天等高科技领域。

（3）氮化铝陶瓷特点：热膨胀系数低，能耐2200 ℃ -20 ℃ 的急冷急热，耐熔融铝、砷化镓侵蚀，成为耐火材料、砂轮、刀具材料、填充材料、散热片用理想材料。此外，氮化铝陶瓷具有高的热导率、低的介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数、绝缘、无毒