(完整word版)西工大 复合材料原理复习题及答案(仅供参考)
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（coefficient of thermal expansion 热膨胀系数？）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，此时能提高强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，使活性元素的偏聚在f/m界面上降低界面能，提高润湿性。 控制界面层：必须考虑界面层的厚薄，以及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 因为SiC的CTE为5E-6℃-1，Al2O3的CTE为9.5E-6℃-1，而TiAl的CTE为11E-6℃-1。由此可见SiC纤维与TiAl基体的CTE相差较大，而Al2O3纤维与TiAl基体的CTE相差较小。所以从高温冷却到常温过程中：Ultra-SCS/-TiAl复合材料中因CTE差异而产生的应力比Nextel610/-TiAl复合材料中因CTE差异产生的应力要大。 两种复合材料在室温时纤维的弹性模量均高于基体，根据复合法则E=(Ef-Em)Vf+Em,因此随着纤维体积分数增加复合材料的E也增加，但对于Ultra-SCS/-TiAl复合材料，纤维体积分数达到30%，由于纤维和基体热失配严重（基体CTE=11E-6℃-1，纤维CTE=5E-6℃-1），基体和纤维界面开裂导致没有结合强度，弹性模量也降低。 由二表分析得两种复合材料的强度均随纤维体积分数的增加而降低，这是因为纤维与基体CTE差异导致低温下复合材料中产生应力，故纤维体积分数越大，复合材料中因CTE差异而产生的应力越大，因此一定范围内两种复合材料的力学性能均随纤维体积分数的降低而升高。 由二表分析得两种复合材料的强度均随温度的升高而增加，这是因为温度升高纤维与基体热胀系数差异而产生的应力逐渐减小，所以在一定温度范围内两种复合材料的强度均随随温度的升高而增加。 (1000℃) Fibers σ/MPa E/GPa α/E-6℃-1 SiC 2070 420 5 Al2O3 1100 380 9.5 TiAl 11
8．试分析以下两种复合材料：SiCf/CAS和SiCf/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：：Dundurs parameters /2/1EE
解：无界面层时，对于 (1) SiCf /CAS复合材料 E1’=104.17 E2’=281.25 α(1)=(E2’-E1’)/(E2’+E1’)=177.08/385.42=0.4594 Γ1/Γ2=20/5=4 由图分析知裂纹穿过纤维 (2) SiCf /SiC复合材料 E1’=416.67 E2’=281.25 α(2)=(E2’-E1’)/(E2’+E1’)=-135.42/697.92=-0.1940 Γ1/Γ2=5/5=1 由图分析知裂纹穿过纤维 存在热解碳界面层时，对于 (3)SiCf/CAS复合材料 PyC/CAS界面：E1’=104.17 E2’=7.11 α(3)=(E2’-E1’)/(E2’+E1’)=-0.8722 Γ1/Γ2=20/1.4=14.2857 裂纹穿过PyC层 SiCf /PyC 界面：E1’=7.11 E2’=281.25 α(3)’=(E2’-E1’)/(E2’+E1’)=0.9507 Γ1/Γ2=1.4/5=0.28 裂纹偏转 (4)SiCf /SiC复合材料 PyC/SiC 界面：E1’=416.67 E2’=7.11 α(3)=(E2’-E1’)/(E2’+E1’)=-0.9664 Γ1/Γ2=5/1.4=3.5714 裂纹穿过PyC层 SiCf /PyC 界面：E1’=7.11 E2’=281.25 α(3)’=(E2’-E1’)/(E2’+E1’)=0.9507 Γ1/Γ2=1.4/5=0.28 裂纹偏转 综上，SiCf/CAS和SiCf/SiC复合材料不会发生界面裂纹偏转（假定两者都无界面层）。当存在热解碳界面层时，SiCf/CAS和SiCf/SiC复合材料均会发生界面裂纹偏转，且裂纹偏转均发生在PyC与SiCf界面处。
Property SiCf CAS SiC PyC Modulus(GPa) 270 100 400 6.9 0.2 0.2 0.2 0.17 Fracture Energy(J/m2) 5 20 5 1.4 E’=E/(1-v2) (GPa) 281.25 104.17 416.67 7.11 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）， P=fp 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％），使其具有最高强度同时具有界面裂纹偏转能力，用数据说明。
（pcG为多孔材料断裂能，GC为致密材料断裂能，fp 为孔隙率） 解：σc=700e-1.88fp{1+Vf[(Ef/400e-2.27fp)-1]}=700e-1.88fp{1+0.5[(270/400e-2.27fp)-1]}=700e-1.88fp{0.5+(27/80)e-2.27fp} σc=350e-1.88fp+236.25e-2.27fp 等式两边对fp求导,令 σc’=0 得-1.88*350e-1.88fp+0.39*236.25e-2.27fp=0 解得fp=0.866 孔隙率0.866时具有最高强度 Γ1=5*(1-0.866)2=0.08978 Γ1/Γ2=0.017956
E1’=400e-2.27*0.866/(1-0.22)=58.35 E2’=270/(1-0.22)=281.25 α=(E2’-E1’)/(E2’+E1’)=0.65 因此具有界面偏转能力 10．金属铝的强化：常向液态的金属铝中加入Al2O3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=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？ 为实现强化，可以向体系中加入Cu或铝镁合金，目的是利用金属和Al2O3的合金化反应，降低固-液界面能；或用injection的方法，给Al2O3和SiC颗粒以很大的初速度，将其注射到液铝中去，也可达到分散效果；此外，在Al2O3和SiC表面镀镍亦能显著改善浸润问题。 为了降低润湿角必须增加颗粒表面或减小液态金属铝的表面张力。改善浸润性的方法有： （1）对增强颗粒进行热处理以除去其表面吸附的气体；（2）对熔融金属液施加超声处理以除去增强颗粒表面吸附的杂质和气体，以提高颗粒的表面能；（3）在增强颗粒的表面堵上Ni或Cu等润湿剂，以提高增强颗粒的表面能；（4）从改善铝合金液的成分设计入手，在熔融的金属液中添加相应的活性元素，如Mg、Ca、Ti、Zr、Nb、V和P等，以降低液体的表面张力，提高浸润性；（5）适当提高制备温度，温度提高可以改善浸润性；（6）对于SiC颗粒，可以对其进行预氧化处理，使SiC颗粒表面生成SiO2薄膜，SiO2与基体浸润性较好，以此改善浸润性 11．请计算SiC氧化生成SiO2的体积变化。请计算ZrC氧化生成ZrO2的体积变化。 解：NSiC = ρSiC/MSiC =3.2/40 = 0.08 NSiO2= ρSiO2/MSiO2 =2.32/60 = 0.039 VSiO2/VSiC = NSiC/NSiO2 =0.08/0.039 =2.07 因此SiC氧化生成SiO2的体积变为原来的2.07倍； 同理：VZrO2/VZrC = NZrC/NZrO2 = (ρZrC·MZrO2)/(ρZrO2·MZrC) =(6.73×123.22)/(103.23×5.89) =1.364 ZrC氧化生成ZrO2的体积变为原来的1.364倍。 12．CVD SiC在50vol.%H2O/50vol.%Ar气氛中氧化的抛物线氧化速率常数kp见下表。请计算SiC氧化表观活化能。 R=8.3145J/(K*mol) 其定义式为即等于lnk与1/T曲线斜率的负值乘以R (15.0885-12.3339)/(6.7889E-4-5.6402E-4) = 23935.75 23935.758.3145=199013.8J/mol = 199KJ/mol
复合材料习题精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版复合材料习题第四章一、判断题：判断以下各论点的正误。
1、基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化。
〔⨯〕2、比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比。
〔√〕3、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但非充分条件。
〔√〕4、基体与增强体间界面的模量比增强体和基体高，那么复合材料的弹性模量也越高。
〔⨯〕5、界面间粘结过强的复合材料易发生脆性断裂。
〔√〕6、脱粘是指纤维与基体完全发生别离的现象。
〔⨯〕7、混合法那么可用于任何复合材料的性能估算。
〔⨯〕8、纤维长度l<l c时，纤维上的拉应力达不到纤维的断裂应力。
〔√〕二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。
1、复合材料界面的作用〔B〕A、仅仅是把基体与增强体粘结起来。
B、将整体承受的载荷由基体传递到增强体。
C、总是使复合材料的性能得以改善。
D、总是降低复合材料的整体性能。
2、浸润性〔A、D〕A、当γsl+γlv<γsv时，易发生浸润。
B、当γsl+γlv>γsv时，易发生浸润。
C、接触角θ=0︒时，不发生浸润。
D、是液体在固体上的铺展。
3、增强材料与基体的作用是〔A、D〕A、增强材料是承受载荷的主要组元。
B、基体是承受载荷的主要组元。
C、增强材料和基体都是承受载荷的主要组元。
D、基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用。
4、混合定律〔A〕A、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈线性变化。
B、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈曲性变化。
C、表达了复合材料的性能与基体和增强体性能与含量的变化。
D、考虑了增强体的分布和取向。
5、剪切效应是指〔A〕A、短纤维与基体界面剪应力的变化。
B、在纤维中部界面剪应力最大。
C、在纤维末端界面剪应力最大。
D、在纤维末端界面剪应力最小。
6、纤维体积分量一样时，短纤维的强化效果趋于连续纤维必须〔C〕A、纤维长度l=5l c。
B、纤维长度l<5l c。
C、纤维长度l=5-10l c。
西南大学《工程材料复习题及部分附答案》~2016.12
工程材料复习题名词解释强度硬度塑性冲击韧性疲劳强度晶界点缺陷线缺陷面缺陷合金固溶体金属化合物过冷度自发形核非自发形核同素异构转变共晶转变共析转变铁素体奥氏体珠光体莱氏体热处理奥氏体化索氏体托氏体贝氏体马氏体退火正火淬火淬透性回火稳定性石墨化失效金属与合金的晶体结构1.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe、γ- Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？2.实际晶体中存在哪些晶体缺陷？对金属性能有何影响？3.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？金属与合金的结晶1.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？2.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和长大速率受到哪些因素的影响？3.在铸造生产中，常采用哪些措施控制晶粒大小？4.什么是共晶转变？其产物是什么？5.一个二元合金共晶转变为：L(w B=75％)→α(w B=15％)+β(w B =95％)1)求w B =50％的合金结晶刚结束时的各组织和各相的相对量。
2)若合金显微组织中初晶β与共晶(α+β)各占50％，求该合金的成分。
铁碳合金相图第一部分1. 画出铁碳相图，指出图中C 、S 、A 、E 、P、G各点、及GS 、SE 、PQ 、ECF、PSK线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。
2.简述铁碳相图中三个基本反应：共析反应，共晶反应及包晶反应，写出反应式，标出含碳量及温度。
3.铁碳相图中，何谓钢？何谓白口铸铁？两者的成分组织和性能有何差别？第二部分1. 亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。
2.绘制简化的铁碳合金相图，分析含碳量分别为0.02%、0.45%、0.77%、1.2% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。
在φ50的圆内绘制组织示意图，并在图中指明组织名称。
3．分析一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体的异同之处。
复合材料10道题答案.doc
1、什么是复合材料，复合材料具有哪些特点，并结合复合材料的特点说明其应用领域广泛的原因。
定义：复合材料是指那些含有多个组分，且不同的组分有机地结合在一起、具有新的材料性能的新材料。
既能保留原组分或材料的主要特色，并通过复合效应获得原组分所不具备的性能；可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。
特点：(1)在一个特定的基体中填充有一种或多种填充体。
(2)既能保留原组分或材料的主要特色，并通过复合效应获得原组分所不具备的性能。
(3)可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。
(4)可按需要进行材料的设计和制造。
(5)可制成任何形状的制品，复合材料的形成和形成制品形状同步，可避免多次加工工序。
应用领域.•(1)热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于航空航天领域。
(2)特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成型，可用于汽车领域。
(3)有良好耐腐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的才，可用于化工、纺织和机械制造领域。
(4)优异的力学性能和不吸收X射线特性，可用于医学领域。
(5)生物组织相容性和血液相容性，可用于关于生物医学材料。
此外，复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。
2、对RTM工艺过程进行简单描述，并说明该工艺的特点，能够制备什么样的制品，并给出实际制品的例子，并说明制备该制品的工艺过程及工艺条件。
RTM：树脂转移成型，是把增强材料切成或制成预成型体，放入模腔之中。
预成型体放置于合适的位置，以保证模具的密封。
合模后，树脂被注射到模腔之内，流经增强体，把气体排出，并润湿纤维(增强体)，多余的树脂将从排气孔处排出模腔。
之后，树脂在一定的条件下经固化后，取出是到制品。
工艺特点：制品尺寸由模腔决定，制件尺寸精度高，有精确的A外表面，不需补充加工，但工艺难度大，注胶周期长，注胶质量不易控制；制品树脂含量高，模具赀用高；操作者不与胶液接触，劳动条件好。
复合材料复习题精选试题
复合材料复习题试题复合材料复习题一、判断题1.比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比√2.混杂复合总是指两种以上的纤维增强体×3.陶瓷复合材料中，连续纤维的增韧效果远高于颗粒的增韧效果√4.层板复合材料主要是指由颗粒增强的复合材料×5.复合材料具有可设计性√6.分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大×7.原位复合MMC的增强材料/基体界面具有物理和化学稳定性√8.一般颗粒及晶须增强MMC的疲劳强度及寿命比基体金属/合金高√9.基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化×10.复合材料是由两个组元以上的材料化合而成×11.界面粘结过强的复合材料容易发生脆性断裂√12.混合法则可用于任何复合材料的性能估算×13.纤维长度l<lc 时，纤维上的拉应力达不到纤维的断裂应力√14.竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料√15.玻璃陶瓷是含有大量微晶体的陶瓷×16.陶瓷基复合材料的最初失效往往是陶瓷基体的开裂√17.所有天然纤维是有机纤维，所有的合成纤维是无机纤维×18.基体与增强体间界面的模量比增强体和基体高，则复合材料的弹性模量也越高×二、选择题1.短纤维复合材料广泛应用的主要原因是（C：短纤维复合材料总是各相同性）2.金属基复合材料的温度范围为（B：350℃~1100℃）3.玻璃钢是（B：玻璃增强纤维塑料）4.功能复合材料（A：是指由功能体和基体的组成的复合材料）5.材料的比强度和比模量越高（B：制作同一零件时自重越大，刚度越大）6.金属基复合材料通常（D：较基体具有更高的高温强度）7.复合材料界面的作用（B：将整体承受的载荷由基体传送到增强体）8.增强材料与基体的作用是（D：基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用）9.混合定律（A：表示复合材料性能随组元材料体积含量呈线性关系）10.通常MMC（B：要比基体金属/合金的塑性和韧性差）11.混杂复合材料（B：是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料）12.浸润性（A：当yc+ys<ygs时，易发生浸润）13.偶联剂是怎样的一种试剂（A：既能与基体反应，又能与纤维反应）14.玻璃纤维（A：由二氧化硅玻璃制成）15.晶须（A：是含有缺陷很少的单晶纤维）三、简答题1.简述复合材料的分类形式。
复合材料复习题库.doc
复合材料复习题库9・ The transverse tensile strength of an aligned continuous fibre composite(A)is obtained when testing normal to(垂直于)the fibre axis,(B)is obtained when testing parallel to (平行于) the fibre axis,(C)is the lowest tensile stength,(D)is the highest tensile strength,(E)depends mainly on the properties of the matrix and of the fibre- matrix interface,(G) dep ends mainly on the properties of the fibres.Each of the sentences in questions 11 to 14 consists of an assertion followed by a reason. Answer: (A)if both assertion and reason are true statements and the reason is a correct explanation of the assertion，(B)if both assertion and reason are true statements but the reason is not a true explanation of the assertion,(C)if the assertion is true but the reason is a false statement,(D)if the assertion is false but the reason is a true statement,(E)if both the assertion and reason are false statements.The coefficient of thermal expansion of an MMC with a ceramic reinforcement is less than that of the matrix because the coefficient of thermal expansion of a ceramic is usually less than that of a metal.12.Gen erally rein forcing a metal degrades both ductility and tough ness because there is an in crease in Youngs modulus ・13.Unfortun ately reinf orceme nt of a metal markedly reduces the fatigue resista nee because cracks are readily formed within the reinforcement.14.The specific stren gth and modulus of a silic on carbide particle(碳化硅米立子)rein forced aluminium alloy are superior to those of the matrix because silicon carbide is more dense than the com mon aluminium alloys.9.A,C,E: 11. A; 12. B; 13. E; 14. B;9.Reinforcing alumina with SiC whiskers ABE enhan ces the thermal shock resista nee, lowers thecoefficient of thermal expansion, decreases the thermal conductivity, in creases the den sity improves the toughness..lO.The room temperature tensile stress-strain curves in Figure 4.35 are for LAS-SiC fibre composites. The break-down of linearity in the curves at the point marked M is due to C(A)plastic deformation associated with dislocation motion,(B)fracture of the fibres,(C)matrix microcracking,(D)viscous flow of a glassy phase,(E)fibre pull-out.A)B)OD )日911. Chemical vapour depositi on of a carb on matrix BEis also commonly known as gas carb on ization, is also commonly known as chemical vapour infiltration, produces a brittle composite with a glassy matrix, is independent of deposition pressure, is dependent on deposition temperature. ABE; 10. C; 11. BE Indicate whether statements 1 to 7 are true or false ・ 1・ Polyester (聚酉旨)tmd epoxy (T 不氧) are examples of thermosets(A) true(B) false2. Phenolie resins known as resoles or one~stage resins require the addition of a curing agontprior to fabrication ・(A) true(B)falseFigure 4.356. 3. Polycarbonate (聚碳酸酯)is an accepted gen eric term for syn thetic polyamides (聚酰胺)(A) true(B) false4・ Hand lay-up (手糊成型)requires little capital equipment but is labour intensive(A) true(B) false5. Figure 5. 24 is a diagram of matchecHdie moulding (对模成型)(A) true(B) falseIt has been estimated tha t over t hree-quar ters of all mat rices of PMCs are thermosets and of these the majority is polyester.(A) true(B) false 7. Although many benefits accrue from reinforcing PEEK (聚瞇瞇铜), unfortunately the creep properties are signific&ntly degraded with the result that PEEK matrix composites cannot be used at temperatures in excess of 40 °C.Reactive components athigh pressureMoulded comp onerdClosed dieFigure 5.24• .^7\—/10AB cD Enz(\- \)/ \)/ \)z \)/ A B c D E • /(\ zl\ /<\ /(X /(X 2 ■ 亠(A) true(B) falseFor each of the st ateme nts of questions 8 to 14, one or more of the comp I etions given are correct. Mark the correct completions.8. Thermosett.ing polymers(A)are also known as thermoplastic polymers, (B)are also known as rubbers, (C)readily cross-link during curing, (D)cannot be cured, (E) cannot be reheated and reshaped9. Thermoplastics(A)are cross-linked polymers, (B)are linear polymers, (C)may have branchod chains, (D)readily flow at elevated temperatures, (E)cannot be reheated and shaped Polyetheretherketone (聚瞇瞇铜) is also known as PEEK, is a type of nylon, is a thermoplastic, is a semi-crystalline polymer, has a high glass-transition temperature of 143 °C 11 Spray-up(A) is faster than hand lay-up,(B) invoIves spraying a non-viscous resin at a preform,(C) invoIves spraying chopped fibres and resin on to a mould,(D) composites have to be rolled to give a smooth surface finish,(E) composites have to be rolled to remove entrapped air,(F) composites have to be vacuum degassed to remove entrapped airPultrusion is a slow labour intensive production method, is particularly suited to the production of large, complex, planar shapes, is used for the production of rods of uniform cross-section, involves pushing fibres into a closed mould containing resin, involves pulling resin impregnated fibres through a heated die.13. The mechanical properties of glass-reinforced epoxies are affected by moisturebecause(A) the epoxy nurtrix becomes more brittle,(B) the water acts as a plasticizer• \7 \)/ \7\7 \)/\1(C) the glass transition temperature is reduced,(D) the epoxy transforms to a weaker polyester,(E) the glass fibres can be degraded.Fatigue crack growth rate in PEEK matrix composites is slower than in monolithie PEEK for the same test conditions, is faster than in monolithie PEEK for the same test conditions, obeys the law of mixtures, obeys the Paris-Erdogan equation, is proportional to the stress intensity factor range raised to a power, is proportional to the square root of the creep modulus.Each of the sentences in questions 15 to 20 consists of an assertion followed by a reason. Answer:(A) if both assertion and reason are true statements and the reason is acorrect explanation of the assertion,(B) if both assertion and reason are true statements but the reason is nota true explanation of the assertion,(C) if the assert ion is true but the reason is a false statement,(D) if the assertion is false but the reason is a true staternent,(E) if both the assertion and reason are false statements15. Thermosets are usually stiffer than thermoplastics because of the strong covale nt. bonding of the cross-links in the thermosets ・16.Many thermoplastics are partially crystal line because thermoplastics cross-link to form a rigid network 17.Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is a terpolymer(三元共聚物) because it is a multi-phase moterial.18. The moulds used in resin transFer moulding may be complex, large and made from relatively inexpensive materials such as glass reinforced plastics because only low pressures are employed in the process.19・ Vacuum forming requires matched-dies because, as in vacuum-assisted resin injection, extremely high pressures are involved ・20. The longitudinal stiffness of continuous fibre reinforced epoxy is about 100 GPa irrespective of whether the reinforceme nt is glass, carb on or aramid because the glass-fibre reinforceci epoxy has the highest density.Self-assessment1. A;2. B;3. B,4. A;5. B;6. A;7. B;8. C, E;9. B, C, D; 10. A,C, D, E; 11. A,C,D,E; 12. C, E; 13. B, C, E; 14. A,D, E; 15. A; 16. C;17. B; 1& A; 19. E; 20. D;1 •为什么玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高? 微裂纹假说：玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均匀性，使微裂纹产生的机会减少。
复合材料总思考题和参考题答案
复合材料概论总思考题—•复合材料总论1.什么是复合材料？复合材料的主要特点是什么？①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。
②1）组元之间存在着明显的界面；2）优良特殊性能；3）可设计性；4）材料和结构的统一2.复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点（1）比强度，比模量高（2）良好的高温性能（3）良好的尺寸稳定性（4）良好的化学稳定性（5）良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性（6）良好的功能性能3.复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。
4种命名途径①根据增强材料和基体材料的名称来命名，如碳纤维环氧树脂复合材料②（1）强调基体：酚醛树脂基复合材料（2）强调增强体：碳纤维复合材料（3）基体与增强体并用：碳纤维增强环氧树脂复合材料（4）俗称：玻璃钢4•常用不同种类的复合材料（PMC,MMC,CMC）各有何主要性能特点?5.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容?3个层次答：1、一次结构：由集体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能；二次结构：由单层材料层复合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何三次结构：指通常所说的工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。
2、①单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能；②铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排，该层次决定层合板的性能；③结构设计：最后确定产品结构的形状和尺寸。
6.试分析复合材料的应用及发展。
答：①20世纪40年代，玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后，纤维复合材料发展成为具有工程意义的材料。
至60年代,在技术上臻于成熟,在许多领域开始取代金属材料。
②随着航空航天技术发展，对结构材料要求比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好。
西工大材料科学基础复习题答案
1． 有关晶面及晶向附图2.1所示。
2． 见附图2.2所示。
3． {100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。
{110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。
{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。
)121()112()112()211()112()121()211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++=共12个等价面。
4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3) 5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。
6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。
Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。
7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。
8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。
9． 9. 0.4×10-18/个原子。
10． 1.06×1014倍。
11． (1) 这种看法不正确。
在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。
位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。
(2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。
位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。
12． (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de 位错线平行。
(2)在上述切应力作用下，位错线de 将向左(或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。
复合材料原理与工艺课程习题 答案
复合材料原理与工艺课程习题1、 增强体和功能体在复合材料中起的主导作用？答：1）填充：用廉价的增强体，特别是颗粒状填料可降低成本。
2）增强：（a ）功能体可赋予聚合物基体本身所没有的特殊功能。
功能体的这种作用主要取决于它的化学组成和结构。
(b)纤维状或片状增强体可提高聚合物基复合材料的力学性能和热性能。
其效果在很大程度上取决于增强体本身的力学性能和形态等。
2、复合材料区别于单一材料的主要特点？答：1）不仅保持其原组分的部分优点，而且具有原组分不具备的特性；2）材料的可设计性 ；3）材料与结构的一致性。
3、材料复合效应的分类？答：（1）线性效应：线性指量与量之间成正比关系。
平行效应、平均效应、相补效应、相抵效应。
（2）非线性效应：非线性指量与量之间成曲线关系。
相乘效应、诱导效应、共振效应、系统效应。
4、建立材料的微观模型包含的内容？答：1）材料的几何结构模型，2）材料的物理模型，即计算场量的理论和方法。
5、推导并联传递方式中，复合材料的阻力系数 答：设外作用场强度为I 入，经均质材料响应后，传递输出场强度为I 出，则材料总传递动力为：ΔI=I 入—I 出。
（1）材料传递时的阻力系数为α时，则传递通量q 为：q= -1/α×ΔI/Δl (2) 对于并联型复相结构，相间无能量交换，则系统的总通量q c 为各组分相同量之和：q c =Σq i (l ×V i ) (3)式（2）代入式（3），得：qc= -Σ1/αi ×V i ×ΔI i /Δl i由于组分相传递推动力梯度相等，故有：q c = —（Σ1/αi ×V i ）×ΔI/Δl= —1/α0×ΔI/Δl 则αc 为：1/αc =Σ1/αi ×V i6、复合材料的界面层，除了在性能和结构上不同于相邻两组分相外，还具有哪些特点；答: (1) 具有一定的厚度； (2) 性能在厚度方向上有一定的梯度变化；(3) 随环境条件变化而改变 。
复合材料期末试题及答案
复合材料期末试题及答案第一部分：选择题（共20小题，每小题1分，共20分）在每个问题的括号内选出一个最佳答案，并将其字母标号填入答题纸上的相应位置。
每个问题的答案只能选一个。
1. 复合材料的定义是指（）。
A. 具有两种或两种以上不相容的材料组成的材料B. 具有两种或两种以上相容的材料组成的材料C. 具有两种或两种以上的同类材料组成的材料D. 由复材料制成的材料2. 复合材料的增强相和基体相分别是指（）。
A. 纤维和树脂B. 树脂和纤维C. 纤维和金属D. 金属和纤维3. 复合材料的分类依据主要包括（）。
A. 基体相种类和增强相类型B. 增强相种类和基体相类型C. 基体相和增强相的比例D. 复合材料制备工艺4. 碳纤维是一种（）的增强相。
A. 无机材料B. 金属C. 有机材料D. 不锈钢5. 复合材料相较于金属材料具有的主要优势是（）。
A. 导热性好B. 导电性好C. 高轻比和高强度D. 高密度6. 属于有机基体的复合材料中，树脂常用的有（）。
A. 元素有机聚合物和非元素有机聚合物树脂B. 金属C. 陶瓷D. 碳纤维7. 属于无机基体的复合材料中，常用的基体有（）。
A. 金属基体B. 聚合物基体C. 陶瓷基体D. 复合基体8. 制备复合材料的方法不包括（）。
A. 预浸法B. 真空吸附法C. 压制法D. 喷涂法9. 最常用的增强相是（）。
A. 纤维状增强相B. 颗粒状增强相C. 薄片状增强相D. 废料增强相10. 复合材料的制备主要包括（）。
A. 增强相和基体相的设计B. 增强相和基体相的选择C. 增强相和基体相的配比D. 手工制备和自动化制备11. 复合材料在航空航天领域的应用主要体现在（）。
A. 飞机机身和发动机B. 航天器C. 卫星D. 无人飞行器12. 复合材料在汽车制造领域的应用主要体现在（）。
A. 车身结构B. 发动机零部件C. 汽车轮胎D. 座椅材料13. 复合材料在体育器械领域的应用主要体现在（）。
复合材料复习题库
复合材料复习题库9. The transverse tensile strength of an aligned continuous fibre composite(A) is obtained when testing normal to(垂直于) the fibre axis,(B) is obtained when testing parallel to（平行于）the fibre axis,(C) is the lowest tensile stength,(D) is the highest tensile strength,(E) depends mainly on the properties of the matrix and of the fibre- matrix interface,(G) depends mainly on the properties of the fibres.Each of the sentences in questions 11 to 14 consists of an assertion followed bya reason. Answer:(A) if both assertion and reason are true statements and the reason is a correct explanation of the assertion,(B) if both assertion and reason are true statements but the reason is not a true explanation of the assertion,(C) if the assertion is true but the reason is a false statement,(D) if the assertion is false but the reason is a true statement,(E) if both the assertion and reason are false statements.11. The coefficient of thermal expansion of an MMC with a ceramic reinforcement is less than that of the matrix because the coefficient of thermal expansion of a ceramic is usually less than that of a metal.12. Generally reinforcing a metal degrades both ductility and toughness because there is an increase in Young's modulus.13. Unfortunately reinforcement of a metal markedly reduces the fatigue resistance because cracks are readily formed within the reinforcement.14. The specific strength and modulus of a silicon carbide particle(碳化硅粒子) reinforced aluminium alloy are superior to those of the matrix because silicon carbide is more dense than the common aluminium alloys.9. A,C,E; 11. A; 12. B; 13. E; 14. B;9.Reinforcing alumina with SiC whiskers ABE(A) enhances the thermal shock resistance,(B) lowers the coefficient of thermal expansion,(C) decreases the thermal conductivity,(D) increases the density(E) improves the toughness..10.The room temperature tensile stress-strain curves in Figure 4.35 are for LAS-SiC fibre composites. The break-down of linearity in the curves at the point marked M is due to C （A）plastic deformation associated with dislocation motion,(B)fracture of the fibres,(C)matrix microcracking,(D)viscous flow of a glassy phase,(E)fibre pull-out.11.Chemical vapour deposition of a carbon matrix BE(A) is also commonly known as gas carbonization,(B) is also commonly known as chemical vapour infiltration,(C) produces a brittle composite with a glassy matrix,(D) is independent of deposition pressure,(E) is dependent on deposition temperature.9.ABE;10.C;11.BEIndicate whether statements 1 to 7 are true or false.1.Polyester(聚酯) and epoxy（环氧） are examples of thermosets(A)true(B)false2.Phenolic resins known as resoles or one-stage resins require the addition ofa curing agent prior to fabrication.(A) true(B) false3.Polycarbonate（聚碳酸酯）i s an accepted generic term for synthetic polyamides （聚酰胺）(A)true(B)false4.Hand lay-up（手糊成型）r equires little capital equipment but is labour intensive(A)true(B)false5.Figure 5.24 is a diagram of matched-die moulding（对模成型）(A)true(B)false6.It has been estimated that over three-quarters of all matrices of PMCs are thermosets and of these the majority is polyester.(A)true(B)false7.Although many benefits accrue from reinforcing PEEK（聚醚醚铜）, unfortunately the creep properties are significantly degraded with the result that PEEK matrix composites cannot be used at temperatures in excess of 40 ℃.(A)true(B)falseFor each of the statements of questions 8 to 14, one or more of the completions given are correct. Mark the correct completions.8.Thermosetting polymers(A)are also known as thermoplastic polymers,(B)are also known as rubbers,(C)readily cross-link during curing,(D)cannot be cured,(E)cannot be reheated and reshaped9.Thermoplastics(A)are cross-linked polymers,(B)are linear polymers,(C)may have branched chains,(D)readily flow at elevated temperatures,(E)cannot be reheated and shapedI0. Polyetheretherketone(聚醚醚铜)(A)is also known as PEEK,(B)is a type of nylon,(C)is a thermoplastic,(D)is a semi-crystalline polymer,(E)has a high glass-transition temperature of 143 ℃11 Spray-up(A)is faster than hand lay-up,(B)involves spraying a non-viscous resin at a preform,(C)involves spraying chopped fibres and resin on to a mould,(D)composites have to be rolled to give a smooth surface finish,(E)composites have to be rolled to remove entrapped air,(F)composites have to be vacuum degassed to remove entrapped air12.Pultrusion(A)is a slow labour intensive production method,(B)is particularly suited to the production of large, complex, planar shapes,(C)is used for the production of rods of uniform cross-section,(D)involves pushing fibres into a closed mould containing resin,(E)involves pulling resin impregnated fibres through a heated die.13.The mechanical properties of glass-reinforced epoxies are affected by moisture because(A)the epoxy matrix becomes more brittle,(B)the water acts as a plasticizer(C)the glass transition temperature is reduced,(D)the epoxy transforms to a weaker polyester,(E)the glass fibres can be degraded.14.Fatigue crack growth rate in PEEK matrix composites(A)is slower than in monolithic PEEK for the same test conditions,(B)is faster than in monolithic PEEK for the same test conditions,(C)obeys the law of mixtures,(D)obeys the Paris-Erdogan equation,(E)is proportional to the stress intensity factor range raised to a power,(F)is proportional to the square root of the creep modulus.Each of the sentences in questions 15 to 20 consists of an assertion followed by a reason. Answer:(A)if both assertion and reason are true statements and the reason is acorrect explanation of the assertion,(B)if both assertion and reason are true statements but the reason is nota true explanation of the assertion,(C)if the assertion is true but the reason is a false statement,(D)if the assertion is false but the reason is a true statement,(E)if both the assertion and reason are false statements.15.Thermosets are usually stiffer than thermoplastics because of the strong covalent bonding of the cross-links in the thermosets.16.Many thermoplastics are partially crystalline because thermoplasticscross-link to form a rigid network17.Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is a terpolymer(三元共聚物) because it is a multi-phase material.18.The moulds used in resin transfer moulding may be complex, large and made from relatively inexpensive materials such as glass reinforced plastics because only low pressures are employed in the process.19.Vacuum forming requires matched-dies because, as in vacuum-assisted resin injection, extremely high pressures are involved.20.The longitudinal stiffness of continuous fibre reinforced epoxy is about 100 GPa irrespective of whether the reinforcement is glass, carbon or aramid because the glass-fibre reinforced epoxy has the highest density.Self-assessment1. A;2. B;3. B,4. A;5. B;6. A;7.B;8. C,E;9. B,C,D; 10. A,C,D,E; 11. A,C,D,E; 12. C,E; 13. B,C,E; 14. A,D,E; 15. A; 16. C;17. B; 18. A; 19. E; 20. D;1.为什么玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高？微裂纹假说：玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均匀性，使微裂纹产生的机会减少。