復合材料有關習題13文檔

1、復合材料習題第一章一、判斷題：判斷以下各論點的正誤。1、復合材料是由兩個組元以上的材料化合而成的。（刈2、混雜復合總是指兩種以上的纖維增強基體。（M）3、層板復合材料主要是指由顆料增強的復合材料。（刈4、最廣泛應用的復合材料是金屬基復合材料。（M）5、復合材料具有可設計性。3）6、竹、麻、木、骨、皮膚是天然復合材料。（刈7、分散相總是較基體強度和硬度高、剛度大。（父）8、玻璃鋼問世于二十世紀四十年代。（3二、選擇題：從A、B、C、D中選擇出正確的答案。1、金屬基復合材料通常（B、D）A、以重金屬作基體。B、延性比金屬差。C、彈性模量比基體低。D、較基體具有更高的高溫強度。2、目前，大多數(shù)聚合物

2、基復合材料的使用溫度為（B）A、彳氐于100C。B、彳氐于200C。C、彳氐于300C。D、彳氐于400C。3、金屬基復合材料的使用溫度范圍為（B）A、低于300C。B、在350-1100c之間。C、低于800C。D、高于1000Co4、混雜復合材料（B、D）A、僅指兩種以上增強材料組成的復合材料。B、是具有混雜纖維或顆粒增強的復合材料。C、總被認為是兩向編織的復合材料。D、通常為多層復合材料。5、玻璃鋼是（B）A、玻璃纖維增強Al基復合材料。B、玻璃纖維增強塑料。C、碳纖維增強塑料。D、氧化鋁纖維增強塑料。6、功能復合材料（A、C、D）A、是指由功能體和基體組成的復合材料。B、包括各種力學性

3、能的復合材料。C、包括各種電學性能的復合材料。D、包括各種聲學性能的復合材料。7、材料的比模量和比強度越高（A）A、制作同一零件時自重越小、剛度越大。B、制作同一零件時自重越大、剛度越大。C、制作同一零件時自重越小、剛度越小。D、制作同一零件時自重越大、剛度越小。三、簡述增強材料（增強體、功能體）在復合材料中所起的作用，并舉例說明。填充：廉價、顆粒狀填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸鈣粉末。增強：纖維狀或片狀增強體，提高復合材料的力學性能和熱性能。效果取決于增強體本身的力學性能、形態(tài)等。例：TiC顆粒增強Si3N4復合材料、碳化鴇/鉆復合材料，切割工具；碳/碳復合材料，導彈、宇航工業(yè)的防熱材

4、料（抗燒蝕），端頭帽、鼻錐、噴管的喉襯。賦予功能：賦予復合材料特殊的物理、化學功能。作用取決于功能體的化學組成和結(jié)構(gòu)。四、復合材料為何具有可設計性？簡述復合材料設計的意義。如何設計防腐蝕（堿性）玻璃纖維增強塑料？組分的選擇、各組分的含量及分布設計、復合方式和程度、工藝方法和工藝條件的控制等均影響復合材料的性能，賦予了復合材料性能的可設計性。意義：每種組分只貢獻自己的優(yōu)點，避開自己的缺點。由一組分的優(yōu)點補償另一組分的缺點，做到性能互補。使復合材料獲得一種新的、優(yōu)于各組分的性能（疊加效應）。優(yōu)勝劣汰、性能互補、推陳出新。耐堿玻璃纖維增強塑料的設計：使用無堿玻璃纖維和耐堿性樹脂（胺固化環(huán)氧樹脂）。在

5、保證必要的力學性能的前提下，盡量減少玻璃纖維的體積比例，并使樹脂基體盡量保護纖維不受介質(zhì)的侵蝕。六、簡述復合材料增強體與基體之間形成良好界面的條件。在復合過程中，基體對增強體潤濕；增強體與基體之間不產(chǎn)生過量的化學反應；生成的界面相能承擔傳遞載荷的功能。復合材料的界面效應，取決于纖維或顆粒表面的物理和化學狀態(tài)、基體本身的結(jié)構(gòu)和性能、復合方式、復合工藝條件和環(huán)境條件。第二章四、什么是材料復合的結(jié)構(gòu)效果？試述其內(nèi)涵。結(jié)構(gòu)效果是指在描述復合材料的性能時，必須考慮組分的幾何形態(tài)、分布形態(tài)和尺度等可變因素。這類效果往往可以用數(shù)學關系描述。結(jié)構(gòu)效果包括：1、幾何形態(tài)效果（形狀效果）：決定因素是組成中的連續(xù)相

6、。對于1維分散質(zhì)，當分散質(zhì)的性質(zhì)與基體有較大差異時，分散質(zhì)的性能可能會對復合材料的性能起支配作用。2、分布形態(tài)效果（取向效果）：又可分為幾何形態(tài)分布（幾何體的取向）和物理性能取向：導致復合材料性能的各向異性，對復合材料的性能有很大影響。3、尺度效果：影響材料表面物理化學性能（比表面積、表面自由能）、表面應力分布和界面狀態(tài)，導致復合材料性能的變化。十一、垂直于纖維擴展的裂紋需要克服哪些斷裂能？對于脆T纖維/脆性基體復合材料，需要克服的斷裂功：纖維拔出和纖維斷裂（吸收能量）、纖維與基體的脫膠（纖維與基體的界面較弱時：消耗貯存的應變能）、應力松弛（纖維斷裂時：消耗貯存的應變能）、纖維橋連（消耗纖維上

7、的應變能）。對于脆T纖維/韌性基體復合材料，基體的塑性變形（粘接強度很高、纖維無法拔出時：吸收能量）也會增加斷裂功。第三章一、判斷題：判斷以下各論點的正誤。第2頁1、不飽和聚酯樹脂是用量最大的聚合物復合材料基體。（力2、環(huán)氧樹脂是用于耐高溫的熱固性樹脂基體。（X）3、熱固性樹脂是一種交聯(lián)的高分子，一般不結(jié)晶；而熱塑性樹脂是線型、結(jié)晶的高分子。（父）O04、聚酰亞胺是一類分子中含有基團一忖_的熱固性樹脂。（動1、MMC具有比聚合物基復合材料更高的比強度和比模量。（X）2、MMC具有比其基體金屬或合金更高的比強度和比模量。（N）3、原位復合MMC的增強材料/基體界面具有物理與化學穩(wěn)定性。3）4、原

8、位復合法制備MMC的基本思路是為了提高增強材料與基體之間的浸潤性和減少界面反應。（不5一般，顆粒及晶須增強MMC的疲勞強度及壽命比基體金屬或合金高。（V）6、陶瓷纖維增強MMC的抗蠕變性能高于基體金屬或合金。3）1、陶瓷基復合材料的制備過程大多涉及高溫，因此僅有可承受上述高溫的增強材料才可被用于制備陶瓷基復合材料。（3）2、化學氣相浸漬法（CVI）是一種用于多孔預制體的化學氣相沉積。（動3、在碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷復合材料的壓制階段，碳化硅晶須取向于垂直于壓軸方向。（心4、Y2O3加入到ZTA（zirconiatougheningalumina）中是為了促進相變形成單斜晶體。（父）5、陶瓷復

9、合材料中，連續(xù)纖維的增韌效果遠遠高于顆粒增韌的效果。（動6、玻璃陶瓷是含有大量微晶體的陶瓷。（父）7、陶瓷基復合材料的最初失效往往是陶瓷基體的開裂。（Y）1、所有的天然纖維是有機纖維，所有的合成纖維是無機纖維。（父）2、聚乙烯纖維是所有合成纖維中密度最低的纖維。（動3、玻璃纖維是晶體，其晶粒尺寸約20Nm。（M）4、氧化鋁纖維僅有&Al2O3晶體結(jié)構(gòu)。（父）5、硼纖維是由三澳化硼沉積到加熱的絲芯上形成的。（的6、PAN是SiC纖維的先驅(qū)體。（父）7、纖維表面處理是為了使纖維表面更光滑。（引8、Kevlar纖維具有負的熱膨脹系數(shù)。（父）9、石墨纖維的含碳量、強度和模量都比碳纖維高。1、C

10、f/C是目前唯一可用于溫度高達2800c的高溫復合材料，但必須是在非氧化性氣氛下。（2、Cf/C的制備方法與MMC的制備方法相類似，如液態(tài)法、固態(tài)法等。（引3、Cf/C已在航空航天、軍事領域中得到了廣泛應用，這主要是因為其價格便宜、工藝簡便易行，易于推廣應用。（父）4、單向增強和三維增強的Cf/C的力學與物理性能（熱膨脹、導熱）為各向同性。（父）5、一般沉積碳、瀝青碳以及樹脂碳在偏光顯微鏡下具有相同的光學特征，即各向同性。（父）6、一般酚醛樹脂和瀝青的焦化率基本相同，在高壓下，它們的焦化率可以提高到90%。（刈7、采用硼類添加劑，如B2O3、B4c等，Cf/C的抗氧化溫度可提高到600c左右。

11、（小第3頁8、目前，高溫抗氧化保護涂層已可使Cf/C安全使用溫度達1650C,在更高溫度下只能起短時保護作用。（二、選擇題：從A、B、C、D中選擇出正確的答案。1、聚酰亞胺的使用溫度一般在：（D）A、120c以下B、180c以下C、250c以下D、250c以上2、拉擠成型是（A、C）A、低勞動強度、高效率FRP生產(chǎn)方法。B、適于大型、復雜形狀制品。C、適于恒定截面型材。D、設備投資少。3、玻璃纖維增強環(huán)氧復合材料力學性能受吸濕影響，原因是（B、D）A、環(huán)氧樹脂吸濕變脆。B、水起增塑劑作用，降低樹脂玻璃化溫度。C、纖維吸濕、強度降低。D、破壞纖維與基體界面。4、碳纖維表面處理是為了（A、C、D）

12、A、表面引入活性官能團，如竣基、羥基、默基等。B、表面引入偶聯(lián)劑。C、清除表面污染。D、增加纖維與基體粘結(jié)強度。5、偶聯(lián)劑是這樣一種試劑：（A、C）A、它既能與纖維反應，又能與基體反應。B、它能與纖維反應，但不能與基體反應，也不與基體相容。C、它能與纖維反應，不與基體反應，但與基體相容。D、它不與纖維反應，但與基體反應或相容。1、通常MMC（metalmatrixcomposite）（B、C）A、采用高熔點、重金屬作為基體。B、要比基體金屬或合金的塑性與韌性差。C、要比基體金屬或合金的工作溫度高。D、要比基體金屬或合金的彈性模量低。2、原位MMC（B、D）A、可以通過壓鑄工藝制備。B、可以通過

13、定向凝固工藝制備。C、可以通過擴散結(jié)合或粉末法制備。D、可以通過直接金屬氧化法（DIMOXTM）制備。3、單向纖維增強MMC的縱向拉伸模量（A、D）A、隨纖維體積含量的增加而增加。B、與纖維體積含量無關，而與纖維和基體的模量有關。C、與橫向拉伸模量相同。D、與基體的模量有關。4、在體積含量相同情況下，SiC晶須與顆粒增強MMC（B）A、具有基本相同的抗拉強度和屈服強度。B、具有基本相同的拉伸模量。C、具有基本相同的斷裂韌性。D、具有基本相同的蠕變性能。5、MMC制備工藝中，固態(tài)法與液態(tài)法相比（A、B）A、增強材料與基體浸潤性要求可以降低。B、增強材料在基體中分布更均勻。C、增強材料僅局限于長纖

14、維。D、增強材料/基體界面反應更劇烈（如果存在界面反應時）。6、為了改善增強材料與基體浸潤性，制備MMC時，可以通過（A、B、D）A、基體合金化，以降低液態(tài)基體的表面張力。B、基體合金化，以增加液態(tài)基體與增強材料的界面能。C、涂層，增加增強材料的表面能。D、涂層，降低增強材料的表面能。7、MMC中，目前典型的增強材料/基體界面包括有（A、B、C）A、不發(fā)生溶解，也不發(fā)生界面反應，如Bf/Al。B、不發(fā)生溶解，但發(fā)生界面反應，如Bf/TioC、極不容易互相浸潤，但能發(fā)生強烈界面反應，如Cf/Al。D、既容易互相浸潤，又不發(fā)生界面反應，如SiCf/Ato1、漿體是（D）A、一種溶膠。B、丟失一定液

15、體的溶膠。C、顆粒小于100mm的小顆粒在液體中的懸浮液。D、1-50Nm顆粒在液體中的懸浮液。2、用碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷（A、B）A、提高了抗熱震性。B、降低了熱膨脹系數(shù)。C、減少了熱傳導性。D、增加了密度。3、微裂紋增韌（A、D）A、主要是由于顆粒熱膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的殘余應力。B、是由于顆?？偺幱诶瓚顟B(tài)。C、是由于顆粒總處于壓應力狀態(tài)。D、顆粒的壓力狀態(tài)與熱膨脹系數(shù)失配和壓力大小有關。4、相變增韌（B、C）A、是由于陶瓷基體中加入的氧化錯由單斜相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?。B、是由于陶瓷基體中加入的氧化錯由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕唷５?頁C、其增韌機理是陶瓷基體由于氧化錯相變產(chǎn)生了微裂紋。D、總是導致

16、陶瓷基復合材料的強度下降。5、纖維拔出（C、D）A、是纖維在外力作用下與基體的脫離。B、其拔出能總是小于脫粘能。C、其拔出能總是大于脫粘能。D、增韌作用比纖維脫粘強。1、Kevlar纖維（A、B）A、由干噴濕紡法制成。B、軸向強度較徑向強度高。C、強度性能可保持到1000C以上。D、由化學沉積方法制成。2、玻璃纖維（A、C、D）A、由SiO2玻璃制成。B、在所有纖維中具有最高的比彈性模量。C、具有短程網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。D、價格便宜、品種多。3、氧化鋁纖維（B、C）A、由有機先驅(qū)體制成。B、通過漿體成型法制成。C、有M。一、瑞型。D、具有較高的比強度。4、SiC纖維（B、C）A、用漿體成型法制成。B、用

17、化學氣相沉積法制成。C、有時含有W芯。D、常用于聚合物基復合材料。5、聚乙烯纖維（A、C）A、纖維強度隨分子量增大而增高。B、分子量越大，加工越容易。C、熔點較低，約135c左右。D、能在200c使用。6、生產(chǎn)碳纖維的主要原料有（A、B、D）A、瀝青。B、聚丙烯睛。C、聚乙烯。D、人造絲。7、各種纖維在拉伸斷裂前不發(fā)生任何屈服，但在SEM下觀察到（A、D）A、Kevlar纖維呈韌性斷裂，有徑縮及斷面減小。第6頁B、碳纖維呈韌性斷裂，有斷面收縮。C、玻璃纖維呈韌性斷裂，有斷面收縮。D、碳纖維、玻璃纖維呈脆性斷裂，無斷面收縮。8、在所有纖維中（A、B、D）A、聚乙烯纖維具有最佳的比模量和比強度搭配

18、。B、碳纖維的比模量最高。C、氧化鋁纖維的比模量和比強度最高。D、玻璃纖維的比模量最低。9、晶須（A、B）A、是含有缺陷很少的單晶短纖維。B、長徑比一般大于10。C、直徑為數(shù)十微米。D、含有很少缺陷的短纖維。10、顆粒增強體（B、C）A、是一一種粒狀填料。B、用于改善基體的力學性能。C、可分為剛性和延性顆粒兩種。D、起填充體積作用。1、C/C具有：（B、C）A、比PMC、MMC更高的高溫強度。B、假塑性斷裂特性，在高溫下比陶瓷或石墨的斷裂韌性高。C、優(yōu)異的高溫摩擦摩損特性。D、各向同性的拉伸、壓縮強度和模量。2、C/C可以做為：（A、B、D）A、比石墨性能更好的高溫熱壓模具。B、軍用或民用飛機

19、剎車裝置中的摩擦材料。C、航天飛機的機翼和鼻錐。D、固體火箭發(fā)動機噴管的喉襯或噴口部件。3、C/C中的基體碳，可以選用：（A、D）A、瀝青碳。B、天然石墨。C、炭黑。D、瀝青碳、沉積碳和樹脂碳共同作為基體碳。4、C/C的CVD工藝（A、B、C）A、其原理與陶瓷基復合材料的CVI相同。B、可分為等溫、溫度梯度、壓力梯度以及溫度-壓力梯度等工藝方法。C、該工藝中，為防止孔隙口的堵塞，應使擴散速度大于沉積速度。D、該工藝中，為防止孔隙口的堵塞，應使擴散速度小于沉積速度。5、選擇C/C高溫抗氧化涂層材料的主要關鍵是：（C）第7頁A、涂層材料的高熔點。B、涂層材料高溫抗氧化性和熱膨脹系數(shù)。C、涂層的氧擴

20、散滲透率極低和與C/C的熱膨脹系數(shù)匹配性。D、涂層材料高溫揮發(fā)性。三、不飽和聚酯樹脂的基本配方是什么？各起什么作用？不飽和聚酯樹脂的基本配方：不飽和聚酯：主要成分稀釋劑：稀釋作用（降低聚酯粘度），參與樹脂固化，如苯乙烯。引發(fā)劑：分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)樹脂聚合（交聯(lián)、固化），如BPO。促進劑：誘導引發(fā)劑分解，加快樹脂固化，如環(huán)烷酸鉆。其它成分：顏料、增稠劑、熱塑性低收縮劑等。七、如何改善聚合物的耐熱性能？產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)（對于熱固性樹脂、有機硅樹脂等，工藝條件影響聚合物的交聯(lián)密度）。增加高分子鏈的剛性（引進不飽和共價鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)（脂環(huán)、芳環(huán)、雜環(huán)）、引入極性基團）。提高聚合物分子鏈的鍵能，避免弱鍵的存

21、在（例：以C-F鍵完全取代C-H鍵，可大大提高聚合物的熱穩(wěn)定性）。形成結(jié)晶聚合物，結(jié)晶聚合物的熔融溫度大大高于相應的非結(jié)晶聚合物。八、簡述不飽和聚酯樹脂基體的組成、代表物質(zhì)及作用。主要成分：不飽和聚酯樹脂，按化學結(jié)構(gòu)可分為順酊型、丙烯酸型、丙烯酸環(huán)氧酯型聚酯樹脂。輔助材料：交聯(lián)劑、引發(fā)劑和促進劑交聯(lián)劑：烯類單體，既是溶劑，又是交聯(lián)劑。能溶解不飽和聚酯樹脂，使其雙鍵間發(fā)生共聚合反應，得到體型產(chǎn)物，以改善固化后樹脂的性能。常用的交聯(lián)劑：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、鄰苯二甲酸二丙烯酯、乙烯基甲苯等。引發(fā)劑：一般為有機過氧化物，在一定的溫度下分解形成游離基，從而引發(fā)不飽和聚酯樹脂的固化。常用的引發(fā)劑：過氧

22、化二異丙苯C6H5c（CH3）22O2、過氧化二苯甲酰（C6H5CO）2O2。促進劑：把引發(fā)劑的分解溫度降到室溫以下。對過氧化物有效的促進劑：二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基甲苯胺等。對氫過氧化物有效的促進劑：具有變價的金屬鉆：環(huán)烷酸鉆、秦酸鉆等。九、簡述不飽和聚酯樹脂的固化特點。不飽和聚酯樹脂的固化是放熱反應，可分為三個階段：膠凝階段：從加入促進劑到不飽和聚酯樹脂變成凝膠狀態(tài)的時間，是固化過程最重要的階段。影響膠凝時間的因素：阻聚劑、引發(fā)劑和促進劑的加入量，交聯(lián)劑的蒸發(fā)損失，環(huán)境溫度和濕度等。硬化階段：從樹脂開始膠凝到具有一定硬度，能把制品從模具上取下為止的時間。完全固化階段：通常在室溫下進行

23、，可能需要幾天至幾星期。十、簡述復合材料中金屬基體的選擇原則。1、根據(jù)金屬基復合材料的使用要求。2、根據(jù)金屬基復合材料的組成特點：對于連續(xù)纖維增強金屬基復合材料，不要求基體有很第8頁高的強度，對于非連續(xù)增強金屬基復合材料（顆粒、晶須、短纖維），基體承擔主要載荷，要求高強度。3、根據(jù)金屬基體與增強材料的界面狀態(tài)和相容性選擇金屬基體時，盡量避免基體與增強材料發(fā)生化學反應，同時應注意基體與增強材料的相容性，基體和增強材料應該有較好的浸潤性。十二、如何改善陶瓷的強度？減少陶瓷內(nèi)部和表面的裂紋：含有裂紋是材料微觀結(jié)構(gòu)的本征特性。微觀夾雜、氣孔、微裂紋等都能成為裂紋源，材料對表面裂紋（劃傷、擦傷）也十分敏

24、感。提高斷裂韌性（KJ：采用復合化的途徑，添加陶瓷粒子、纖維或晶須，引入各種增韌機制（增加裂紋的擴散阻力及裂紋斷裂過程消耗的能量），可提高陶瓷的韌性。十四、玻璃纖維為何具有高強度？試討論影響玻璃纖維強度的因素。玻璃的理論強度很高（2000-12000MPa）,但是由于微裂紋的存在，產(chǎn)生應力集中，發(fā)生破壞，從而降低了玻璃的強度。玻璃纖維經(jīng)高溫成型時減少了玻璃溶液的不均一性，使得裂紋產(chǎn)生的機會減少；同時，玻璃纖維的橫截面較小，微裂紋存在的幾率也減少，導致玻璃纖維強度較高。影響玻璃纖維強度的因素：1、化學組成：不同的玻璃纖維（不同系統(tǒng)），強度有很大差別。一般來說，含堿量越高（K2O、PbO）,玻璃纖

25、維的強度越低。2、玻璃纖維的直徑和長度：隨著玻璃纖維的直徑和長度的減小，微裂紋的數(shù)量和尺寸相應地減小，從而提高了玻璃纖維的強度。3、存放時間：玻璃纖維存放一定時間后，由于空氣中的水分對玻璃纖維的侵蝕，導致強度下降。4、施加負荷時間：玻璃纖維的拉伸強度隨著施加負荷時間的增加而降低，當環(huán)境濕度較高時更加明顯。原因：吸附在微裂紋中的水分，在外力作用下，加速微裂紋的擴展，從而導致強度降低。十七、舉例說明碳纖維的應用。作為復合材料的增強體。航空、航天工業(yè)：主承力結(jié)構(gòu)材料（機體、艙門、主翼、尾翼）；次承力構(gòu)件（Cf/環(huán)氧樹脂：起落架、發(fā)動機艙、整流罩）；防熱材料（火箭噴嘴、鼻錐（G/C）。交通運輸：汽車傳

26、動軸、構(gòu)架，制造快艇、巡邏艇。運動器材：釣魚竿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、滑雪板、賽艇（Cf/環(huán)氧樹脂）。第四章1、基體與增強體的界面在高溫使用過程中不發(fā)生變化。（M）2、比強度和比模量是材料的強度和模量與其密度之比。（）3、浸潤性是基體與增強體間粘結(jié)的必要條件，但非充分條件。（由4、基體與增強體間界面的模量比增強體和基體高，則復合材料的彈性模量也越高。（父）5、界面間粘結(jié)過強的復合材料易發(fā)生脆性斷裂。（由第9頁6、脫粘是指纖維與基體完全發(fā)生分離的現(xiàn)象。（M）7、混合法則可用于任何復合材料的性能估算。（X）8、纖維長度l<lc時，纖維上的拉應力達不到纖維的斷裂應力。（心二、選擇題：從A、B、C

27、、D中選擇出正確的答案。1、復合材料界面的作用（B）A、僅僅是把基體與增強體粘結(jié)起來。B、將整體承受的載荷由基體傳遞到增強體。C、總是使復合材料的性能得以改善。D、總是降低復合材料的整體性能。2、浸潤性（A、D）A、當%+$<乳時，易發(fā)生浸潤。B、當既i+K>乳時，易發(fā)生浸潤。C、接觸角0=0耐，不發(fā)生浸潤。D、是液體在固體上的鋪展。3、增強材料與基體的作用是（A、D）A、增強材料是承受載荷的主要組元。B、基體是承受載荷的主要組元。C、增強材料和基體都是承受載荷的主要組元。D、基體起粘結(jié)作用并起傳遞應力和增韌作用。4、混合定律（A）A、表示復合材料性能隨組元材料體積含量呈線性變化。

28、B、表示復合材料性能隨組元材料體積含量呈曲性變化。C、表達了復合材料的性能與基體和增強體性能與含量的變化。D、考慮了增強體的分布和取向。5、剪切效應是指（A）A、短纖維與基體界面剪應力的變化。B、在纖維中部界面剪應力最大。C、在纖維末端界面剪應力最大。D、在纖維末端界面剪應力最小。6、纖維體積分量相同時，短纖維的強化效果趨于連續(xù)纖維必須（C）A、纖維長度l=5lc。B、纖維長度l<5lc。C、纖維長度l=5-10lc。D、纖維長度l>10lc。7、短纖維復合材料廣泛應用的主要原因（A、B）A、短纖維比連續(xù)纖維便宜。B、連續(xù)纖維復合材料的制造方法靈活。C、短纖維復合材料總是各相同性。

29、D、使短纖維定向排列比連續(xù)纖維容易。第10頁8、當纖維長度l>lc時，纖維上的平均應力（A、C）A、低于纖維斷裂應力。B、高于纖維斷裂應力。C、正比于纖維斷裂應力。D、與l無關。九、試述影響復合材料性能的因素?；w和增強材料（增強體或功能體）的性能；復合材料的結(jié)構(gòu)和成型技術；復合材料中增強材料與基體的結(jié)合狀態(tài)（物理的和化學的）及由此產(chǎn)生的復合效應。十、復合材料的界面具有怎樣的特點？界面相的化學組成、結(jié)構(gòu)和物理性能與增強材料和基體的均不相同，對復合材料的整體性能產(chǎn)生重大影響。界面具有一定的厚度（約幾個納米到幾個微米），厚度不均勻。材料特性在界面是不連續(xù)的，這種不連續(xù)性可能是陡變的，也可能是

30、漸變的。材料特性包括元素的濃度、原子的配位、晶體結(jié)構(gòu)、密度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等。十一、什么是浸潤？如何描述浸潤程度的大小？試討論影響潤濕角大小的因素。浸潤：固-氣界面被固-液界面置換的過程，用于描述液體在固體表面上自動鋪展的程度。固體表面的潤濕程度可以用液體分子對其表面的作用力大小來表征，具體來說就是接觸角。Young公式討論了液體對固體的潤濕條件：降低液-固表面能和液-氣表面能或者增大固-氣表面能有助于潤濕。0=0'（%=%/-%）,完全浸潤；00907v>%-%>0）,部分浸潤；e>90©（%V<%1）,完全不浸潤。影響接觸角（潤濕角）大小的因

31、素：固體表面的原始狀態(tài)，例：吸附氣體、氧化膜等均使接觸角增大。固體表面粗糙度增加將使接觸角減小。固相或液相的夾雜、相與相之間化學反應的產(chǎn)物都將影響潤濕性。原因：夾雜或反應產(chǎn)物改變了固相的性質(zhì)和固相的表面粗糙度。十四、簡述復合材料的界面結(jié)合類型及其特點。1、機械結(jié)合：增強材料與基體之間僅依靠純粹的粗糙表面相互嵌入（互鎖）作用進行連接（摩擦力），沒有化學作用。影響機械結(jié)合的因素：增強材料與基體的性質(zhì)、纖維表面的粗糙度、基體的收縮（正壓力）有利于纖維箍緊。2、溶解與浸潤結(jié)合：在復合材料的制造過程中，由單純的浸潤和溶解作用，使增強材料和基體形成交錯的溶解擴散界面，是一種次價鍵力的結(jié)合。（當基體的基團或

32、分子與增強材料表面間距小于0.5nm時，次價鍵力就發(fā)生作用。次價鍵力包括誘導力、色散力、氫鍵等。）形成溶解與浸潤結(jié)合的基本條件：增強材料與基體間的接觸角小于90°,增強材料與基體間有一定的溶解能力。3、反應界面結(jié)合：基體與增強材料間發(fā)生化學反應，在界面上形成新的化合物、以主價鍵力相互結(jié)合。這是一種最復雜、最重要的結(jié)合方式。反應結(jié)合受擴散控制，擴散包括反應物質(zhì)在組分物質(zhì)中的擴散（反應初期）和在反應產(chǎn)物中第11頁的擴散（反應后期）。要實現(xiàn)良好的反應結(jié)合，必須選擇最佳的制造工藝參數(shù)（溫度、壓力、時間、氣氛等）來控制界面反應的程度。界面反應層是非常復雜的組成，有時發(fā)生多個反應，產(chǎn)生交換反應結(jié)

33、合。界面的反應產(chǎn)物大多是脆性物質(zhì)，達到一定厚度時，界面上的殘余應力可使其發(fā)生破壞，因此，界面結(jié)合先隨反應程度提高而增加結(jié)合強度，但反應達到一定程度后，界面結(jié)合有所減弱。4、混合結(jié)合：上述界面結(jié)合方式的混合，實際情況中發(fā)生的重要的界面結(jié)合形式。十九、什么是增強材料的表面處理？簡述偶聯(lián)劑的化學結(jié)構(gòu)及作用。表面處理是在增強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)），它有利于增強材料與基體間形成良好的粘結(jié)界面，從而達到提高復合材料各種性能的目的。偶聯(lián)劑的化學結(jié)構(gòu)：分子兩端含有性質(zhì)不同的基團，一端的基團與增強材料表面發(fā)生化學作用或物理作用，另一端的基團則能和基體發(fā)生化學作用或物理作用，

34、從而使增強材料與基體很好地偶聯(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。二十一、試述碳纖維的表面處理方法及作用效果：1、表面浸涂有機化合物：采用類似紡織中的漿紗工藝，在碳纖維表面涂覆含有反應性端基的樹脂（羥端基的丁二烯/丙烯酸共聚物等），以改善碳纖維的界面粘結(jié)性。2、表面涂覆無機化合物：表面上沉積無定形碳：在高模量結(jié)晶型碳纖維表面加涂一層低模量無定形碳，無定形碳活性大，易與樹脂浸潤，提高界面粘結(jié)力，能顯著提高碳纖維復合材料的層間剪切強度。加涂碳化物：用化學氣相沉積（CVD）的方法加涂碳化物。3、表面化學處理：臭氧氧化法：臭氧極易分解成一個氧分子和一個新生態(tài)活潑氧原子，氧化碳纖維表面的不飽和碳原子，生成含氧官能團。陽極電解氧化法：靠電解產(chǎn)生的新生態(tài)氧對碳纖維表面進行氧化和腐蝕，碳纖維表面被氧化腐蝕，使比表面積增大、化學基團增加。鹽溶液處理：先浸涂甲酸、乙酸、硝酸等的銅、鉛、鉆等鹽類溶液，然后在空氣或氧氣中于200-600C下氧化，使碳纖維表面粗糙而達到改善效果。第五章一、