復(fù)合材料試題B卷及答案.doc

2014學(xué)年度第 一 學(xué)期課程考試復(fù)合材料本科 試卷（B卷）注意事項：1. 本試卷共 六 大題，滿分100分，考試時間90分鐘，閉卷；2. 考前請將密封線內(nèi)各項信息填寫清楚；3. 所有答案必須寫在試卷上，做在草稿紙上無效；4考試結(jié)束，試卷、草稿紙一并交回。 題 號一二三四五六七總分評分人得 分一、選擇題(30分，每題2分) 【得分： 】題號12345678910答案題號11121314151617181920答案1.復(fù)合材料中的“碳鋼”是（ ）A、玻璃纖維增強Al基復(fù)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。2.材料的比模量和比強度越高（ ）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。3.在體積含量相同情況下，納米顆粒與普通顆粒增強塑料復(fù)合材料（ ）A、前者成本低 B、前者的拉伸強度好C、前者原料來源廣泛 D、前者加工更容易4、Kevlar纖維（ ）A、由干噴濕紡法制成。 B、軸向強度較徑向強度低。C、強度性能可保持到1000以上。 D、由化學(xué)沉積方法制成。5、碳纖維（ ）A、由化學(xué)沉積方法制成。 B、軸向強度較徑向強度低。C、強度性能可保持到3000以上。 D、由先紡絲后碳化工藝制成。6、聚丙烯增強塑料的使用溫度一般在：（ ）A、120以下 B、180以下 C、250以下 D、250以上7、碳纖維增強環(huán)氧復(fù)合材料力學(xué)性能受吸濕影響，原因之一是（ ）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、環(huán)氧樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。 D、環(huán)氧樹脂發(fā)生水解反應(yīng)。8、玻璃纖維（ ）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、其強度比整塊玻璃差。 D、價格貴、應(yīng)用少。9、生產(chǎn)錦綸纖維的主要原料有（ ）A、聚碳酸酯。 B、聚丙烯腈。C、尼龍。 D、聚丙烯。10、晶須（ ） A、其強度高于相應(yīng)的本體材料。 B、長徑比一般小于5。 C、直徑為數(shù)十微米。 D、含有很少缺陷的長纖維。11、對玻璃纖維和聚酰胺樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料命名不正確的是（ ）。 A玻璃纖維聚酰胺樹脂復(fù)合材料 B玻璃纖維/聚酰胺樹脂復(fù)合材料C聚酰胺材料 D聚酰胺基玻璃纖維復(fù)合材料12、目前，復(fù)合材料使用量最大的增強纖維是（ ）。 A碳纖維 B氧化鋁纖維 C玻璃纖維 D碳化硅纖維13、目前，復(fù)合材料使用量最大的民用熱固性樹脂是（ ）。 A環(huán)氧樹脂 B不飽和聚酯 C酚醛樹脂 D尼龍 14聚合物基復(fù)合材料制備的大體過程不包括（ ）A預(yù)浸料制造 B制件的鋪層 C固化及后處理加工 D干燥15、 有關(guān)環(huán)氧樹脂，說法正確的是（ ） A、含有大量的雙鍵 B、使用引發(fā)劑固化 C、使用胺類固化劑固化 D、屬于熱塑性塑料二、判斷題(20分，每題2分) 【得分： 】1、復(fù)合材料是由兩個組元以上的材料化合而成的。 （ ）2、混雜復(fù)合總是指兩種以上的纖維增強基體。 （ ）3、層板復(fù)合材料主要是指由顆料增強的復(fù)合材料。 （ ）4、最廣泛應(yīng)用的復(fù)合材料是金屬基復(fù)合材料。 （ ）5、復(fù)合材料具有可設(shè)計性。 （ ）6、竹、麻、木、骨、皮膚是天然復(fù)合材料。 （ ）7、分散相總是較基體強度和硬度高、剛度大。 （ ）8、玻璃鋼問世于二十世紀(jì)四十年代。 （ ）9、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%。 （ ）10、硼纖維是由三溴化硼沉積到加熱的鎢絲芯上形成的。（ ）三、問答題(50分，每題5分) 【得分： 】1.選擇復(fù)合材料用樹脂基體時，主要應(yīng)考慮哪幾方面問題？2. 環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂固化各有什么特點？對制備工藝有什么影響？3. 簡述玻璃纖維主要優(yōu)缺點？4. 簡述芳香族聚酰胺纖維主要優(yōu)缺點？5. 說明UHMWPE纖維的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用范圍。6. 簡述玻璃纖維直接熔融法制備工藝？ 7. 在PAN法制備碳纖維的工藝過程中，為什么要進(jìn)行預(yù)氧化、碳化和石墨化三個過程？8. 復(fù)合材料成型時施加壓力的主要作用是什么？復(fù)合材料為什么要采用低壓成型？9. 如何選擇復(fù)合材料制件的成型方法？10.手糊成型所用膠液里通常含有哪些輔助材料?它們的作用及用量范圍？ 參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn) 一、選擇題(30分，每題2分) 【得分： 】題號12345678910答案CABADABACA題號11121314151617181920答案CCBDD二、判斷題(20分，每題2分) 【得分： 】1、復(fù)合材料是由兩個組元以上的材料化合而成的。 （）2、混雜復(fù)合總是指兩種以上的纖維增強基體。 （）3、層板復(fù)合材料主要是指由顆料增強的復(fù)合材料。 （）4、最廣泛應(yīng)用的復(fù)合材料是金屬基復(fù)合材料。 （）5、復(fù)合材料具有可設(shè)計性。 （）6、竹、麻、木、骨、皮膚是天然復(fù)合材料。 （）7、分散相總是較基體強度和硬度高、剛度大。 （）8、玻璃鋼問世于二十世紀(jì)四十年代。 （）9、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%。 （）10、硼纖維是由三溴化硼沉積到加熱的鎢絲芯上形成的。 （）三、問答題(50分，每題5分) 【得分： 】1.選擇復(fù)合材料用樹脂基體時，主要應(yīng)考慮哪幾方面問題？答：1)能夠滿足產(chǎn)品的使用需要，如使用溫度、強度、剛度、耐藥品性、耐腐蝕性等。高拉伸模量、高拉伸強度、高斷裂韌性的基體有利于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能； 2)對纖維具有良好的潤濕性和粘結(jié)性；3)容易操作，如要求膠液具有足夠的適用期、預(yù)浸料具有足夠長的儲存期、固化收縮小等；4)低毒性、低刺激性；5)價格合理2.不飽和聚酯樹脂的固化過程答：不飽和聚酯樹脂的的固化是一個放熱反應(yīng)，其過程可分為以下三個階段： 1）膠凝階段 從加入促進(jìn)劑后到樹脂變成凝膠狀態(tài)的一段時間。這段時間對于玻璃鋼制品的成型工藝起決定性作用，是固化過程最重要的階段。 2）硬化階段 硬化階段是從樹脂開始到膠凝到一定硬度，能把制品從模具上取下為止的一段時間。 3）完全固化階段 通常在室溫下進(jìn)行，在后處理之前，室溫至少要放置24小時，這段時間越長，制品吸水率越小，性能越好。3.簡述玻璃纖維主要優(yōu)缺點？答：玻璃纖維的特點：拉伸強度和沖擊強度高，延伸率小；彈性模量較大；耐熱，屬于無機(jī)材料，不可燃；化學(xué)耐久性好；絕緣性和絕熱性好；吸水率較低；與基體材料粘結(jié)性好；價格較其他增強材料低；可作為有機(jī)聚合物基或無機(jī)非金屬材料基復(fù)合材料的增強體。缺點：容易被水腐蝕。4.簡述芳香族聚酰胺纖維主要優(yōu)缺點？芳香族聚酰胺纖維：外觀呈黃色；強度高、彈性模量高，密度小(1.441.45)，比強度極高（與S-GF、CF-相當(dāng)）、比模量高（約為GF的2倍），韌性好，耐沖擊，抗疲勞抗蠕變；除少數(shù)強酸強堿外，對其他介質(zhì)（普通有機(jī)溶劑、鹽類溶液等）有很好的耐化學(xué)藥品性；具有自熄性和良好的熱穩(wěn)定性；高溫下不溶，300 以上短時間強度不變， 溫度上升纖維逐漸熱分解或碳化；熱膨脹系數(shù)為各向異性，縱向熱膨脹系數(shù)為負(fù)值；但對紫外線較敏感，不宜曝光使用；抗壓抗扭性差；耐水性差。5.說明UHMWPE纖維的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用范圍。性能：聚乙烯纖維超輕，密度0.97g/cm3；具有高比強度、高比模量以及耐沖擊、耐磨、自潤滑、耐腐蝕、耐紫外線、耐低溫、電絕緣、不吸水、電磁波透過好等多種優(yōu)越性。其不足是熔點較低135和高溫容易蠕變，因此僅能在100 以下使用。6.簡述玻璃纖維直接熔融法？ 答：池窯拉絲法（直接熔融法）玻璃纖維是由含有各種金屬氧化物的硅酸鹽類（硅砂、石英石、硼酸、粘土、氟石等），經(jīng)熔融（ 1300 ）后，借自重由坩堝底部的漏絲板流出，孔徑為1.52mm，流出的玻璃液溫度約為1190，在迅速冷卻的過程中，借助高速（10003000mmin）轉(zhuǎn)動，拉制成直徑很細(xì)（320 m）的玻璃纖維。從坩堝中拉出的每根纖維叫單絲，一個坩堝拉出的所有單絲經(jīng)過浸潤劑槽后，集束成一根原紗。7.在PAN法制備碳纖維的工藝過程中，為什么要進(jìn)行預(yù)氧化、碳化和石墨化三個過程？ 答:PAN原絲的預(yù)氧化處理 預(yù)氧化的目的就是為了防止原絲在碳化時熔融，通過氧化反應(yīng)使得纖維分子中含有羥基、羰基，這樣可在分子間和分子內(nèi)形成氫鍵，從而提高纖維的熱穩(wěn)定性。預(yù)氧絲的碳化 預(yù)氧絲的碳化一般是在惰性氣氛中，將預(yù)氧絲加熱至1000一1800 ，從而除去纖維中的非碳原子(如H、O、N等)。生成的碳纖維的碳含量約為95。碳化過程中，未反應(yīng)的聚丙烯腈進(jìn)一步環(huán)化，分子鏈間脫水、脫氫交聯(lián)，末端芳構(gòu)化生成氨。隨著溫度的進(jìn)一步升高，分子鏈間的交聯(lián)和石墨晶體進(jìn)一步增大。PAN的石墨化 石墨化過程是在高純度惰性氣體保護(hù)下于20003000溫度下對碳纖維進(jìn)行熱處理。碳纖維經(jīng)石墨化溫度處理后，纖維中殘留的氮、氫等元素進(jìn)一步脫除，碳一碳重新排列，層面內(nèi)的芳環(huán)數(shù)增加，層片尺寸增大，結(jié)晶態(tài)碳的比例增加。8.復(fù)合材料成型時施加壓力的主要作用是什么？復(fù)合材料為什么要采用低壓成型？答:(1)使熔融的樹脂具有一定的流動性，進(jìn)一步浸漬玻璃纖維布。使層壓板結(jié)構(gòu)密實，提高層間粘結(jié)強度。(2)冷壓的目的是防止層壓板在冷卻過程中的變形。(3)用來克服膠布中揮發(fā)物產(chǎn)生的蒸氣壓力，防止形成大量的氣泡和微孔。通常制品的機(jī)械強度(拉伸、彎曲、壓縮等)隨壓力的增加而增加。但壓力不能過大，否則玻璃纖維被壓碎，反而致使強度降低。層壓板的比重隨壓力的增加而增加。壓力增加到一定值時，比重變化不明顯。層壓板的吸水性隨壓力增大而降低9.如何選擇復(fù)合材料制件的成型方法？答(1)產(chǎn)量大且尺寸不太大時，采用壓制成型等機(jī)械化成型方法；(2)產(chǎn)量少且尺寸較大時，則采用手糊或噴射成型方法；(3)兩者之間則可采用樹脂傳遞成型法。(4)回轉(zhuǎn)體宜采用纖維纏繞成型法和離心澆鑄成型法10.手糊成型所用膠液里通常含有哪些輔助材料?它們的作用及用量范圍？答:(1)無捻粗紗：無捻粗紗容易浸透樹脂，在手糊成型中配合其他纖維制品使用，可用于填充制品死角、單向強度要求高的制品和局部制品增強。(2)短切纖維氈：短切纖維毯