復(fù)合材料總思考題及參考答案

1、復(fù)合材料概論總思考題復(fù)合材料總論1 .什么是復(fù)合材料？復(fù)合材料的主要特點(diǎn)是什么？復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。1）組元之間存在著明顯的界面；2）優(yōu)良特殊性能；3）可設(shè)計(jì)性；4）材料和結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一2 .復(fù)合材料的基本性能（優(yōu)點(diǎn)）是什么？一一請(qǐng)簡(jiǎn)答6個(gè)要點(diǎn)（1）比強(qiáng)度，比模量高（2）良好的高溫性能（3）良好的尺寸穩(wěn)定性（4）良好的化學(xué)穩(wěn)定性（5）良好的抗疲勞、蠕變、沖擊和斷裂韌性（6）良好的功能性能3 .復(fù)合材料是如何命名的？如何表述？舉例說(shuō)明。4種命名途徑根據(jù)增強(qiáng)材料和基體材料的名稱來(lái)命名，如碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料（1）強(qiáng)調(diào)基體：酚醛樹脂基復(fù)合材料（

2、2）強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)體：碳纖維復(fù)合材料（3）基體與增強(qiáng)體并用：碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料（4）俗稱：玻璃鋼4.常用不同種類的復(fù)合材料 （PMC , MMC , CMC）各有何主要性能特點(diǎn)?PMCMMCCMC （陶瓷基）使用溫度60250 C400600 c10001500 c材料硬度低高最高強(qiáng)度較局較局較局耐老化性能差中優(yōu)導(dǎo)熱性能差好耐化學(xué)腐蝕性能好差好生產(chǎn)工藝難易程度成熟居中最復(fù)雜生產(chǎn)成本最低居中最高5 .復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)層次分幾類，各表示什么？在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)層次如何，各包括哪些內(nèi)容？ 3個(gè)層次答：1、一次結(jié)構(gòu)：由集體和增強(qiáng)材料復(fù)合而成的單層材料，其力學(xué)性能決定于組分材料的力學(xué)

3、性能、相 幾何和界面區(qū)的性能；二次結(jié)構(gòu)：由單層材料層復(fù)合而成的層合體，其力學(xué)性能決定于單層材料的力學(xué)性能和鋪層幾何三次結(jié)構(gòu)：指通常所說(shuō)的工程結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性能決定于層合體的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)幾何。2、單層材料設(shè)計(jì)：包括正確選擇增強(qiáng)材料、基體材料及其配比，該層次決定單層板的性能；鋪層設(shè)計(jì)：包括對(duì)鋪層材料的鋪層方案作出合理安排，該層次決定層合板的性能；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：最后確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸。6 .試分析復(fù)合材料的應(yīng)用及發(fā)展。答：20世紀(jì)40年代，玻璃纖維和合成樹脂大量商品化生產(chǎn)以后，纖維復(fù)合材料發(fā)展成為具有工程 意義的材料。至60年代，在技術(shù)上臻于成熟，在許多領(lǐng)域開始取代金屬材料。隨著航空航天

4、技術(shù)發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)材料要求比強(qiáng)度、比模量、韌性、耐熱、抗環(huán)境能力和加工性能都 好。針對(duì)不同需求，出現(xiàn)了高性能樹脂基先進(jìn)復(fù)合材料，標(biāo)志在性能上區(qū)別于一般低性能的常用樹脂基復(fù) 合材料。以后又陸續(xù)出現(xiàn)金屬基和陶瓷基先進(jìn)復(fù)合材料。經(jīng)過(guò)60年代末期使用，樹脂基高性能復(fù)合材料已用于制造軍用飛機(jī)的承力結(jié)構(gòu)，今年來(lái)又逐步進(jìn) 入其他工業(yè)領(lǐng)域。70年代末期發(fā)展的用高強(qiáng)度、高模量的耐熱纖維與金屬?gòu)?fù)合，特別是與輕金屬?gòu)?fù)合而成金屬基復(fù)合 材料，克服了樹脂基復(fù)合材料耐熱性差和不到電、導(dǎo)熱性低等不足。80年代開始逐漸發(fā)展陶瓷基復(fù)合材料，采用纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基體以提高韌性。主要目標(biāo)是希望用以制造燃?xì)鉁u輪葉片和其它耐熱部件。二、復(fù)合

5、材料的基體材料1 .復(fù)合材料中聚合物基體的主要作用是什么？3個(gè)作用答：把纖維黏在一起，并使纖維位置固定；分配纖維間的載荷，并使載荷均衡；保護(hù)纖維不受環(huán)境 影響，免受各種損傷。2 .選擇金屬基體的主要原則是什么？3個(gè)原則答：金屬基復(fù)合材料的使用要求金屬基復(fù)合材料構(gòu)件的使用性能要求是選擇金屬基體材料最重要的依據(jù)。例如高性能發(fā)動(dòng)機(jī)則要求復(fù)合材料不僅有高比強(qiáng)度、比模量性能，還要求復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐高溫性能，能在高溫、氧化性氣氛中正常 工作。一般的鋁、鎂合金就不宜選用，而需選擇鈦基合金，饃基合金以及金屬間化合物作為基體材料，如 碳化硅/鈦，鴇絲/饃基合金復(fù)合材料可用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，轉(zhuǎn)軸等重要零件。金

6、屬基復(fù)合材料組成特點(diǎn)由于增強(qiáng)物的性質(zhì)和增強(qiáng)機(jī)理的不同，在基體材料的選擇原則上有很大差別。對(duì)于連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù) 合材料，纖維是主要承載物體，纖維本身具有很高的強(qiáng)度和模量，但對(duì)于非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有 決定性的影響?；w金屬與增強(qiáng)物的相容性由于金屬基復(fù)合材料需要在高溫下成型，所以在金屬基復(fù)合材料制備過(guò)程中金屬基體與增強(qiáng)物在高溫復(fù)合過(guò)程中，處于高溫?zé)崃W(xué)不平衡狀態(tài)下的纖維與金屬之間很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在界面形成反應(yīng)層。3 .常用的聚合物基體有哪些？三種常用熱固性樹脂各有何主要特點(diǎn)？各自主要適合于哪種(些)增強(qiáng)纖維？答：1.作為復(fù)合材料基體的聚合物的種類很多，經(jīng)常應(yīng)用的有不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧

7、樹脂、酚醛樹脂及各種熱塑性聚合物。2. (1)聚酯樹脂特點(diǎn)：工藝性良好，室溫下固化，常壓下成型，工藝裝置簡(jiǎn)單；樹脂固化后綜合性能良好，力學(xué)性能不 如酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂；價(jià)格比環(huán)氧樹脂低得多，只比酚醛樹脂略貴一些。不飽和聚酯樹脂的缺點(diǎn)：固 化時(shí)體積收縮率大、耐熱性差等。主要用于一般民用工業(yè)和生活用品中。(2)環(huán)氧樹脂特點(diǎn)：在加熱條件下即能固化，無(wú)須添加固化劑。酸、堿對(duì)固化反應(yīng)起促進(jìn)作用；已固化的樹脂有良好的 壓縮性能，良好的耐水、耐化學(xué)介質(zhì)和耐燒蝕性能；樹脂固化過(guò)程中有小分子析出，故需在高壓下進(jìn)行； 固化時(shí)體積收縮率大，樹脂對(duì)纖維的粘附性不夠好，但斷裂延伸率低，脆性大。(3)酚醛樹脂優(yōu)點(diǎn)：比環(huán)氧

8、樹脂價(jià)格便宜缺點(diǎn)：吸附性不好、收縮率高、成型壓力高、制品空隙含量高等。大量用于粉狀壓塑料、短纖維增強(qiáng)塑料，少量用于玻璃纖維復(fù)合材料、耐燒蝕材料等，很少使用在碳纖維 和有機(jī)纖維復(fù)合材料中。3.聚酯樹脂主要應(yīng)用與玻璃纖維增強(qiáng)，用于絕大部分GRP制品，一般要求的結(jié)構(gòu)，如汽車、船舶、化工、電子電器等；環(huán)氧樹脂使用范圍最廣，性能最好，用于主承力結(jié)構(gòu)或者耐腐蝕性制品等，如飛機(jī)、宇航 等；酚醛樹脂多用于玻璃纖維增強(qiáng)，發(fā)煙率低，用于燒蝕材料，飛機(jī)內(nèi)部裝飾，電工材料等?；w樹脂聚酯樹脂環(huán)氧樹脂酚醛樹脂工業(yè)性能好好比較好力學(xué)性能比較好優(yōu)秀比較好耐熱性能80 C120-180 C>180 C價(jià)格低中低韌性差差

9、-好差成型收縮率中小大4.熱塑性樹脂與熱固性樹脂相比，在性能方面上有何特點(diǎn)？列表比較熱塑性聚合物熱固性聚合物形態(tài)特征線性（或者有支鏈的線性）三維網(wǎng)狀凝聚態(tài)特征結(jié)晶和無(wú)定型制品可重復(fù)用可溶可熔，可反復(fù)加工成型不溶/、熔，一次成型工藝操作高溫高壓卜進(jìn)行，但是周期短常溫常壓卜進(jìn)行，周期長(zhǎng)力學(xué)性能高斷裂韌性材料韌性差，綜合性能優(yōu)使用溫度劣勢(shì)優(yōu)勢(shì)抗老化性能劣勢(shì)優(yōu)勢(shì)5.陶瓷和玻璃陶瓷的區(qū)別？晶態(tài)和非晶態(tài)陶瓷：相組成包括晶相、玻璃箱和氣孔相；燒成溫度一般較玻璃材料低；絕大多數(shù)呈各項(xiàng)異性；機(jī)械性能好（耐磨、抗折強(qiáng)度高、但一般陶瓷彈性系數(shù)低）、介電性能好、耐化學(xué)腐蝕；如傳統(tǒng)陶瓷，配方則有石英、長(zhǎng)石、粘土構(gòu)成。玻

10、璃陶瓷：晶相和玻璃相復(fù)合材料，也叫微晶玻璃。一般都是由玻璃再加工制成。也就是說(shuō)，通過(guò)特殊熱處理或者特殊燒結(jié)（比如CO2激光熔融）、制造工藝，在玻璃機(jī)制中生長(zhǎng)出晶體。玻陶的特點(diǎn)是玻璃和陶瓷性能的兼容，所以應(yīng)用空間大。三.復(fù)合材料的增強(qiáng)材料（重點(diǎn)）1 .玻璃纖維的分類如何？玻璃纖維的化學(xué)性能如何？答：一 .1.以玻璃原料成分分類，主要用于連續(xù)玻璃纖維的分類，一般以不同的含堿量來(lái)區(qū)分。（1）無(wú)堿玻璃纖維（E玻纖）。目前，國(guó)內(nèi)規(guī)定其堿金屬氧化物含量不大于 0.5%,國(guó)外一般為1%左右。（2）中堿 玻璃纖維（C玻纖）：堿金屬氧化物含量在 11.5% 12.5%之間。（3）有堿玻璃（A玻璃）：類似于窗玻璃

11、及玻璃瓶的鈉鈣玻璃；（4）特種玻璃纖維。2 .以單絲直徑分類。玻璃纖維單絲呈圓柱形，以其直徑的不同可以分成幾種： 粗纖維：30 g;初級(jí)纖維 20叩；中級(jí)纖維：1020 g;高級(jí)纖維：310 pm （亦稱紡織纖維）。對(duì)于單絲直徑小于 4 pm的玻璃纖 維稱為超細(xì)纖維。3 .以纖維外觀分類。有連續(xù)纖維，其中有無(wú)捻粗紗及有捻粗紗（用于紡織）、短切纖維、空心玻璃纖維、 玻璃粉及磨細(xì)纖維等。4.以纖維特性分類。根據(jù)纖維本身具有的性能可分為：高強(qiáng)玻璃纖維、高模量玻璃纖維、耐高溫玻璃纖維、 耐堿玻璃纖維、耐酸玻璃纖維、普通玻璃纖維（指無(wú)堿及中堿玻璃纖維）。二.玻璃纖維的化學(xué)性能玻璃纖維除對(duì)氫氟酸、濃堿、濃

12、磷酸外，對(duì)所有化學(xué)藥品和有機(jī)溶劑都有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。中堿玻璃纖維對(duì)酸的穩(wěn)定性是較高的，但對(duì)水的穩(wěn)定性是較差的； 無(wú)堿玻璃纖維耐酸性較差，但耐水性較好；中堿玻璃纖維和無(wú)堿玻璃纖維，從弱堿液對(duì)玻璃纖維強(qiáng)度的影響看，二者的耐堿性相接近。溫度對(duì)玻 璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性有很大影響，在100 c以下時(shí)，穩(wěn)定每升高 10C,纖維在介質(zhì)侵蝕下的破壞速度增加50100%;當(dāng)溫度升高到100c以上時(shí)，破壞作用將更劇烈。同樣的玻璃纖維，受不同體積的侵蝕介質(zhì)作 用，其化學(xué)穩(wěn)定性不同，介質(zhì)的體積越大，對(duì)纖維的侵蝕越嚴(yán)重。2 .玻璃纖維生產(chǎn)過(guò)程中的浸潤(rùn)劑的作用？常用的浸潤(rùn)劑有哪些？有何特點(diǎn)？答：一（1）原絲中的纖維不散亂

13、而能相互粘附在一起；（2）防止纖維間的磨損；（3）原絲相互間不粘結(jié)在一起；（4）便于紡織加工等。二.常用的浸潤(rùn)劑有石蠟乳劑和聚醋酸乙烯酯兩種，前者屬于紡織型，后者屬于增強(qiáng)型。石蠟乳劑 中主要含有石蠟、凡土林、硬酯酸和受壓汽油等礦物脂類的組分，這些組分有利于紡織加工，但嚴(yán)重地阻 礙樹脂對(duì)玻璃布的浸潤(rùn)，影響樹脂與纖維的結(jié)合。因此，用含石蠟乳劑的玻璃纖維及其制品，必須在浸膠 前除去。聚醋酸乙烯酯對(duì)玻璃鋼性能影響不大，浸膠前可不比去除。但這種浸潤(rùn)劑在紡織時(shí)易使玻璃纖維 起毛，一般用于生產(chǎn)無(wú)捻粗紗，無(wú)捻粗紗織物，以及短切纖維和短切纖維氈。3 .玻璃纖維的強(qiáng)度為什么比同成分的塊狀玻璃高幾十倍？用微裂紋理論

14、和定向拉伸來(lái)解釋強(qiáng)度 微裂紋假說(shuō)認(rèn)為，玻璃的理論強(qiáng)度取決于分子或原子間的引力，其理論強(qiáng)度很高，可達(dá)到2000-12000MPa。由于微裂紋的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，在危害最大的微裂紋處，產(chǎn)生應(yīng)力集中， 從而使強(qiáng)度下降。另外，玻璃纖維高溫成型時(shí)減少了玻璃溶液的不均一性，使微裂紋產(chǎn)生的機(jī)會(huì)減少。此 外，玻璃纖維的斷面較少，隨著斷面的減小，使裂紋存在的幾率也減小，從而使纖維強(qiáng)度提高。玻璃纖維在成型過(guò)程中由于拉絲機(jī)的牽引力作用，使玻纖內(nèi)部分子產(chǎn)生一定的定向排列，抗拉強(qiáng)度提高。4 .玻璃纖維強(qiáng)度的影響因素有哪些？為什么？主要是微裂紋理論的應(yīng)用答：一般情況，玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度隨直徑變細(xì)而拉伸強(qiáng)度

15、增加。拉伸強(qiáng)度也與纖維的長(zhǎng)度有關(guān)，隨著長(zhǎng)度增加拉伸強(qiáng)度顯著下降。纖維直徑和長(zhǎng)度對(duì)拉伸強(qiáng)度的影 響，可用“微裂紋理論”給予解釋，隨著纖維直徑的減小和長(zhǎng)度的縮短，纖維中微裂紋的數(shù)量和大小就會(huì) 相應(yīng)地減小，這樣強(qiáng)度就會(huì)相應(yīng)地增加，纖維越長(zhǎng)，產(chǎn)生微裂紋的概率越大?；瘜W(xué)組成對(duì)強(qiáng)度的影響，纖維的強(qiáng)度與玻璃的化學(xué)成分關(guān)系密切。一般來(lái)說(shuō)，含堿量越高，強(qiáng)度越 低。研究表明，高強(qiáng)和無(wú)堿玻璃纖維由于成型溫度高、硬化速度快、結(jié)構(gòu)鍵能大等原因，而具有很高的拉 伸強(qiáng)度。纖維的表面缺陷對(duì)強(qiáng)度影響巨大。各種纖維都有微裂紋時(shí)強(qiáng)度相近，只有當(dāng)表面缺陷減小到一定 程度時(shí)，纖維強(qiáng)度對(duì)其化學(xué)組成的依賴關(guān)系才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。存放時(shí)間對(duì)纖維強(qiáng)

16、度的影響一一纖維的老化。當(dāng)纖維存放一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度下降的現(xiàn)象，稱 為纖維的老化。這主要取決于纖維對(duì)大氣水分的化學(xué)穩(wěn)定性。施加負(fù)荷時(shí)間對(duì)纖維強(qiáng)度的影響一一纖維的疲勞。玻璃纖維的疲勞一般是指纖維強(qiáng)度隨施加負(fù)荷時(shí) 間的增加而降低的情況。 玻璃纖維疲勞的原因， 在于媳婦作用的影響， 即水分吸附并滲透到纖維微裂紋中， 在外力的作用下，加速裂紋的擴(kuò)展。玻璃纖維成型方法和成型條件對(duì)強(qiáng)度也有很大影響。如玻璃硬化速度越快，拉制的纖維強(qiáng)度也越高。5 .碳纖維的制造方法有幾種？碳纖維的主要性能是什么？?jī)煞N制造方法答：碳纖維制造方法可分為兩種類型，即氣相法和有機(jī)纖維碳化法。碳纖維主要性能：低密度，高強(qiáng)度，高模量

17、，耐高溫，低電阻，高傳導(dǎo)，低膨脹，耐輻射以及化學(xué)穩(wěn)定性好（除硝酸等少數(shù)強(qiáng)酸 外，幾乎對(duì)所有藥品均穩(wěn)定，對(duì)堿也穩(wěn)定）等特性。6 .目前制作碳纖維主要原材料有哪三種？人造絲（粘膠纖維）；聚丙烯睛（PAN）纖維，它不同于睛綸毛線；瀝青7 .有機(jī)纖維制作碳纖維所選擇條件是什么？ 一般分為哪幾步？五步答：一.天然纖維、再生纖維和合成纖維都可用來(lái)制備碳纖維。選擇的條件是加熱時(shí)不熔融，可牽伸，且碳纖維產(chǎn)率高。二（1）拉絲：可用濕法、干法或者熔融狀態(tài)三種方法進(jìn)行。（2）牽伸：在室溫以上，通常是 100300C范圍內(nèi)進(jìn)行（3）穩(wěn)定：通過(guò) 400c加熱氧化的方法。（4）碳化：在10002000C范圍內(nèi)進(jìn)行。（5）

18、石墨 化：在2000 3000C范圍內(nèi)進(jìn)行。8 .石墨纖維與碳纖維相比，在制作方法、結(jié)構(gòu)與主要性能上有何不同？答碳纖維主要含無(wú)定型 C, C含量名勺為95%,熱處理溫度1200-1500C,石墨纖維含較多的結(jié)晶 C, C含 量99%以上，熱處理溫度 2000c以上，制造纖維時(shí)的溫度不同造成以上差別。9 .芳綸纖維主要有幾種？作為增強(qiáng)材料的芳綸纖維有何主要性能特點(diǎn)？用結(jié)構(gòu)特點(diǎn)解釋性能。1.芳綸-29,芳綸-49,芳綸2.高強(qiáng)度、高模量、沖擊性能好、耐高溫、耐腐蝕、低密度10.闡述硼纖維的制造方法與主要性能特點(diǎn)？答：1.硼纖維是一種將硼元素通過(guò)高溫化學(xué)氣相沉積法在鴇絲表面制成的高性能增強(qiáng)纖維，具有

19、很高的比強(qiáng)度和比模量。2.強(qiáng)度高、模量高、密度小、彎曲強(qiáng)度比拉伸強(qiáng)度好。缺點(diǎn)：因碳纖維常溫常溫下為惰性特質(zhì)，高溫下與金屬反應(yīng)，需在表面沉積SiC層。四.復(fù)合材料的界面1 .復(fù)合材料的界面定義是什么，包括哪些部分，有何特點(diǎn)？有哪些效應(yīng)？五個(gè)效應(yīng)答：復(fù)合材料的界面是指機(jī)體與增強(qiáng)物之間化學(xué)成分有顯著變化的、構(gòu)成彼此結(jié)合的、能起載荷傳遞作 用的微小區(qū)域。它包含基體和增強(qiáng)物的部分原始接觸面、基體與增強(qiáng)物相互作用生成的反應(yīng)產(chǎn)物、此產(chǎn)物與基體及增強(qiáng)物的接觸面，基體和增強(qiáng)物的互擴(kuò)散層，增強(qiáng)物上的表面涂層、基體和增強(qiáng)物上的氧化物及它們的反應(yīng)產(chǎn)物等。A性能和結(jié)構(gòu)上不同于基體和增強(qiáng)材料；B具有一定的厚度；C連接基體

20、與增強(qiáng)材料；D能夠傳遞載荷。（1）傳遞效應(yīng)：界面能傳遞力，即將外力傳遞給增強(qiáng)物，起到基體和增強(qiáng)物間的橋梁作用。（2）阻斷效應(yīng) 結(jié)合適當(dāng)?shù)慕缑嬗凶柚沽鸭y擴(kuò)展、中斷材料破壞、減緩應(yīng)力集中的作用。（3）不連續(xù)效應(yīng)在界面上產(chǎn)生物理性能的不連續(xù)性和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象，如抗電性、電感應(yīng)性、磁性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等。（4）散射和吸收效應(yīng)光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產(chǎn)生散射和吸收，如透光性、隔熱性、隔音性、耐機(jī)械沖擊及耐熱沖擊性等。（5）誘導(dǎo)效應(yīng) 一種物質(zhì)（通常是增強(qiáng)物）的表面結(jié)構(gòu)使另一種（通常是聚合物基體）與之接觸的物質(zhì) 的結(jié)構(gòu)由于誘導(dǎo)作用而發(fā)生改變，由此產(chǎn)生一些現(xiàn)象，如強(qiáng)的彈性、低的膨脹性、耐沖

21、擊性和耐熱性等。2 .金屬基復(fù)合材料的界面的主要問(wèn)題是什么？怎樣進(jìn)行控制？P67（界面的化學(xué)反應(yīng)）三條途徑答：在金屬基復(fù)合材料中往往由于基體與增強(qiáng)物發(fā)生相互作用生成化合物，基體與增強(qiáng)物的互相擴(kuò)散而 形成擴(kuò)散層，增強(qiáng)物的表面預(yù)處理涂層，使界面的形狀、尺寸、成分、結(jié)構(gòu)等變得非常復(fù)雜。A對(duì)增強(qiáng)材料進(jìn)行表面涂層處理；B選擇金屬元素；C優(yōu)化制備工藝和參數(shù)。3 .金屬基復(fù)合材料界面的結(jié)合形式有哪幾種？物理結(jié)合溶解和浸潤(rùn)結(jié)合反應(yīng)結(jié)合4 .常用的增強(qiáng)材料（玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、SiC纖維等）的表面如何處理可改善復(fù)合材料的界面效果？答：表面處理：在增強(qiáng)材料表面涂覆上一種稱為表面處理劑的物質(zhì)，這種表面處理劑包

22、括浸潤(rùn)劑及一系列偶聯(lián)劑和助劑等物質(zhì)，以利于增強(qiáng)材料與基體間形成一個(gè)良好的粘結(jié)界面，從而達(dá)到提高復(fù)合材料各種性 能的目的。玻璃纖維：I前處理法n后處理法出遷移法碳纖維：氧化、沉積、電聚合與電沉積、等離子體處理等。硼纖維：與樹脂基體復(fù)合可不用表面處理；與金屬基體復(fù)合采用SiC陶瓷涂層。5 .聚合物基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料界面有哪些特點(diǎn)，都有哪些優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法？答：一、對(duì)于聚合物基復(fù)合材料，其界面的形成可以分成兩個(gè)階段：第一階段是基體與增強(qiáng)纖維的接觸與浸潤(rùn)過(guò)程。第二階段是聚合物的固化階段。(1)首先應(yīng)考慮如何改善增強(qiáng)材料與基體間的浸潤(rùn)性；(2)適度的界面粘結(jié)；(3)減少?gòu)?fù)合材料成型中形成的殘余應(yīng)力

23、；(4)調(diào)節(jié)界面內(nèi)應(yīng)力，減緩應(yīng)力集中。二、在陶瓷基復(fù)合材料中，增強(qiáng)纖維與基體之間形成的反應(yīng)層質(zhì)地比較均勻，對(duì)纖維和基體都能很好地結(jié) Pc"P iV i合，但通常它是脆性的。1)1改變基體元素；(2)增強(qiáng)體表面涂層。6 .復(fù)合材料的復(fù)合法則 一混合定律？答：滿足以下條件：1.復(fù)合材料宏觀上是均值的，不存在內(nèi)應(yīng)力；2.各組分材料是均質(zhì)各項(xiàng)同性及線彈性材料；3.各組分間粘結(jié)牢固，無(wú)空隙，不產(chǎn)生相對(duì)滑移。在復(fù)合材料中，在已知各組分材料的力學(xué)性能、物理性能的情況下，復(fù)合材料的力學(xué)性能和物理性能主要取決于組成復(fù)合材料的材料組分的體積百分比(vol.%):Pc :復(fù)合材料的某性能，如強(qiáng)度、彈性模量

24、、熱導(dǎo)率等；Pi :各組分材料的對(duì)應(yīng)復(fù)合材料的某性能；V :組成復(fù)合材料各組分的體積百分比；i：表示組成復(fù)合材料的組分?jǐn)?shù)。7.7. 什么是復(fù)合材料的相容性？相容性分為哪兩種？各指什么？物理和化學(xué)相容性答：相容性指復(fù)合材料在制造、使用過(guò)程中各組分之間相互協(xié)調(diào)、配合的程度。相容性關(guān)系到復(fù)合材料中的各組分材料能否有效發(fā)揮其作用以及復(fù)合材料整體的結(jié)構(gòu)和性能能否長(zhǎng)期穩(wěn)定。相容性包括物理相容性和化學(xué)相容性。1、物理相容T方承軻*數(shù) R (1)智體應(yīng)具有足夠的韌性叫強(qiáng)度，能夠?qū)⑼獠枯d荷均勻地傳遞到增強(qiáng)劑 上，而不會(huì)有明忖而如象”)21m /Vf)”14/Vf)(2)由于巡動(dòng)，在基體上產(chǎn)生的局部應(yīng)力不應(yīng)在增強(qiáng)

25、劑上形成高的局部應(yīng)力。(3)基體壁吸翅脹系數(shù)的差異對(duì)復(fù)合材料的界面結(jié)合及各類性能產(chǎn)生重要的影響。2、化學(xué)相容性：江霞而搴體而增購(gòu)之間直需修學(xué)反網(wǎng)斯再應(yīng)會(huì)1端格黑釉損傷揖弓斗材料的性能。8.計(jì)算海敏額方式,纖維間品2R與Vf的關(guān)系式。2Vf纖維體積含量纖維立方_2f) O I 2,;f c °/ rs 2 1/ 1 r力。V f - RT4V f，2o o o 112b纖維六方2. 3 Rs 2六邊形陣列五.聚合物基復(fù)合材料1 .聚合物基復(fù)合材料的主要性能是什么？答：1.具有較高的比強(qiáng)度和比模量；2.抗疲勞性能好；3.減振性能好；4.高溫性能好；5.安全性好；6.可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、成型工藝簡(jiǎn)

26、單。2 .常用的三種 GFRP (玻璃纖維增強(qiáng)的三種常用塑料)的主要性能如何？答：GFRP的突出特點(diǎn)是比重小、比強(qiáng)度高，還具有良好的耐腐蝕性，也是一種良好的電絕緣材料，還具有保溫、隔熱、隔音、減振等性能。玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧、酚醛、聚酯樹脂除具有上述共同的性能特點(diǎn)外， 各自具有特殊的性能。玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂是GFRP中綜合性能最好的一種玻璃纖維增強(qiáng)酚醛樹脂是各種GFRP中耐熱性最好的一種玻璃纖維增強(qiáng)聚酯樹脂最突出的特點(diǎn)是加工性能好，它的透光性好，價(jià)格很便宜。3 .聚合物基復(fù)合材料的原材料選擇原則與纖維選擇原則是什么？P90(1)比強(qiáng)度、比剛度高的原則；材料與結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境相適應(yīng)的原則；滿足結(jié)構(gòu)特

27、殊性要求的原則；滿足工藝性要求的原則；成本低、效益高的原則。(2)纖維選擇：先根據(jù)結(jié)構(gòu)的功能選取能滿足一定的力學(xué)、物理和化學(xué)性能纖維，然后按比強(qiáng)度、比剛 度和性價(jià)比選取纖維規(guī)格。4.聚合物基復(fù)合材料的主要制造方法有哪些？(針對(duì)長(zhǎng)纖維、短纖維或顆粒各舉一兩例)答：1.注射成型；擠出成型；熱塑性片狀模塑料熱沖壓成型2.熱塑性樹脂基復(fù)合材料成型工藝，分別適用于短纖維增強(qiáng)和連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料兩類。5.聚合物基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮哪些主要因素？基本過(guò)程如何？P87答：主要因素：結(jié)構(gòu)質(zhì)量、研制成本、制造工藝、結(jié)構(gòu)鑒定、質(zhì)量控制、工裝模具的通用性及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等。(1)明確設(shè)計(jì)條件。材料設(shè)計(jì)。

28、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。六.金屬基復(fù)合材料* (重點(diǎn))1 .金屬?gòu)?fù)合材料的基體性能與應(yīng)用？答：金屬基復(fù)合材料與傳統(tǒng)的金屬材料相比，它具有較高的比強(qiáng)度與比剛度，而與樹脂基復(fù)合材料相比， 它又具有優(yōu)良的導(dǎo)電性與耐熱性，與陶瓷材料相，比，它又具有高韌性和高沖擊性能。這些優(yōu)良的性能讓它 在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用二：2 .金屬基復(fù)合材料的主號(hào)等罵痂建啖?1 .纖維 晶須 顆粒 尹屋i、獷金廣嬴越f維、鋁纖維3 .金屬吵含荷的常吵哪些？適合于制作長(zhǎng)、短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是什么方法？(1)連續(xù)增強(qiáng)相金屬基復(fù)合材料的制備工藝/鋁合金一固態(tài)、液態(tài)法碳纖維.-".,/ /鎂合金一固態(tài)、液態(tài)法硼纖維、鈦合金一固態(tài)法碳化

29、硅纖維高溫合金一固態(tài)法氧化鋁纖維金屬間化合物固態(tài)法（2）不連:料的制備工藝鋁合金一固態(tài)、液態(tài)、原位生長(zhǎng)、噴射成型法鎂合金一一液態(tài)法鈦合金固態(tài)、液態(tài)法、原位生長(zhǎng)法短纖維高溫合金 一一原位生長(zhǎng)法金屬間化合物 一一粉末冶金、原位生長(zhǎng)法常用制備方法：固態(tài)法、液態(tài)法、原位生長(zhǎng)法、粉末冶金法、噴射成型法。制造長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料方法：固態(tài)法、液態(tài)法。4 .制備金屬基體復(fù)合材料時(shí)，制備工藝的選擇原則？金屬基復(fù)合材料的制造難點(diǎn)是什么？答：一、1）基體與增強(qiáng)劑的選擇，基體與增強(qiáng)劑的結(jié)合；2）界面的形成機(jī)制，界面產(chǎn)物的控制及界面設(shè)計(jì)；3）增強(qiáng)劑在基體中的均勻分布；4）制備工藝方法及參數(shù)的選擇和優(yōu)化；5）制備成本的控

30、制和降低，工業(yè)化應(yīng)用的前景。二、容易發(fā)生界面反應(yīng)，因?yàn)樾枰叩闹圃鞙囟龋ǜ哂诨蚪咏诨w的熔點(diǎn)）；許多增強(qiáng)纖維對(duì)基體的浸潤(rùn)性差，甚至不完全浸潤(rùn)；如何均勻分布增強(qiáng)體。5 .如何去解決金屬基復(fù)合材料的界面反應(yīng)問(wèn)題？3種方式增強(qiáng)劑的表面改性處理金屬基體改性（添加微量合金元素）優(yōu)化制備工藝參數(shù)，采用新工藝。7 .為什么鋁基體是最常用的 MMC金屬基體？鋁基復(fù)合材料都有哪些種類？常見的增強(qiáng)體有哪些? 答：鋁基體為面心立方結(jié)構(gòu)，具有良好的塑性和韌性，易加工、工程可靠性及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，為其在 工程上應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件。硼、碳、碳化硅、氧化鋁等纖維和不銹鋼碳化硅、氧化鋁、碳化硼、氧化硅、碳化鈦8 .目前影響金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用擴(kuò)大的主要問(wèn)題有哪些？工藝技術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、性能有待改進(jìn)、工藝尚需完整、設(shè)計(jì)與使用經(jīng)驗(yàn)不足、相容性問(wèn)題、如何提高界面粘結(jié)強(qiáng)度七.陶瓷基復(fù)合材料1 .陶瓷基復(fù)合材料常用哪些增強(qiáng)材料？答：陶瓷基復(fù)合材料中的增強(qiáng)體通常也稱為增韌體。從幾何尺寸上可分為纖維（長(zhǎng)、短纖維）、晶須和顆粒三類。2 .陶瓷基復(fù)合材料的常用制造方法有哪些? 泥漿燒鑄法：熱壓燒結(jié)法：浸