复合材料复习题-西安理工大学.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date复合材料复习题-西安理工大学1、什么是复合材料？简述其最基本的特征和构成一、判断题：1、复合材料是由两个以上组元材料化合而成。（ ）2、层板复合是一种由颗粒增强的复合材料。（ ）3、应用最广泛的复合材料是金属基复合材料。（ ）4、复合材料具有可设计性。（ ）5、竹子、贝壳是天然的复合材料。（ ）6、玻璃钢是玻璃纤维增强的树脂基复合材料，问世于1940s。（ ）7、比强

2、度和比模量分别是材料的强度、弹性模量与其密度的比值。（ ）8、基体与增强体界面在高温使用过程中不会发生变化。（ ）9、浸润性是基体与增强体间粘结的充分条件。（ ）10、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但不是充分条件。（ ）11、界面结合强度过高，复合材料易发生脆性断裂。（ ）12、脱粘是指纤维与基体发生完全分离的现象。（ ）13、混合法则：Pc = PmVm + PrVr 可用于各种复合材料的性能估计。（ ）14、纤维长度 l lc 时，纤维上作用的应力永远达不到其抗拉强度。（ ）15、天然纤维都是有机的，而无机纤维均需人工合成。（ ）16、UHMWPE纤维是所有增强体纤维中密度最小的。

3、（ ）17、玻纤是晶态玻璃制成的细丝，其晶粒尺寸约30 mm。（ ）18、单晶Al2O3f 仅有一种晶态结构，即：a-Al2O3。（ ）19、多晶Al2O3f 仅有一种晶体结构，即：g -Al2O3。（ ）20、Bf 既可用CVD法制备，也可用溶液化学方法结合烧结制备。（ ）21、制备SiCf 采用 PAN 作为先驱体。（ ）22、纤维表面处理的目的是使其表面光洁度提高。（ ）23、Kevlar 纤维平行于其轴向上其热膨胀系数小于零。（ ）24、乘积效应属于传递效应的一种。（ ）25、Ni3Al属于Berthollide 型金属间化合物。（ ）26、Cu3Au、Fe3Al、Ti3Al、Ni3A

4、l 都是Kurnakov型金属间化合物。（ ）27、体积分数相同时，SiCw的增强效果优于SiCp。（ ）28、体积分数相同时，SiCw的增强效果不如SiCp。（ ）29、体积分数相同时，SiCw的增强效果与SiCp相当。（ ）30、颗粒/晶须增强MMC是目前应用最广、开发前景最大的MMC。（ ）31、Bf/Al可利用半固态复合铸造法制备。（ ）32、利用扩散结合法制备MMC时，最关键的步骤是排布铺层工序。（ ）33、制备纤维有排布要求的FRMMC唯一可行方法是粉末冶金法。（ ）34、粉末冶金法制备MMC的优点之一就在于其对增强体材料的添加比例几乎无限制。（ ）35、Ospray法制备的PRM

5、MC相对密度可达95%以上，且几乎无界面反应。（ ）36、原位复合法得到的复相组织处于热力学平衡状态，因而其高温稳定性较好。（ ）37、压铸法制备的MMC中基体-增强体界面是自然形成的，因而无湿润性、界面反应困扰，且具有很高的界面结合强度（ ）。38、MMC种类繁多，其制备多为复合+成形一体化过程。（ ）39、半固态复合铸造法制备MMC时，在固液两相区的搅拌使基体组织细化、增强体分散均匀，但同时也导致熔体粘稠化、流动性变差。（ ）40、双马树脂是一种PMC常用的热塑性树脂基体材料。（ ）41、热固性聚酰亚胺树脂的综合力学性能优于环氧树脂，但不如双马树脂。（ ）42、层压成形属于干法压力成形的一

6、种。（ ）43、模压成形只适于大批量生产PMC板材。（ ）44、注射成形对热固性/热塑性基体均适用，但更多用于热塑性树脂基PMC的制备。（ ）45、CMC的气孔率越高，其韧性越好。（ ）46、FRCMC的性能主要取决于增强体纤维的强度，而与其弹性模量关系不大。（ ）47、基体-增强体热膨胀系数差越小，CMC的综合力学性能越好。（ ）48、粉末冶金法与浆料法相比，所制备的CMC增强体分布更为均匀。（ ）49、反应烧结法的主要优点是所制备的CMC具有很低的气孔率。（ ）50、C/C复合材料的成分特点是：99%以上为C元素，只包含少量其它杂质元素。（ ）51、沥青作为浸渍碳化法的基体先驱体材料，在常

7、压下碳化时其产碳率为50%左右，与酚醛等树脂类先驱体基本相当。（ ）52、浸渍碳化制备C/C复合材料基体时，树脂类先驱体的产碳率高、易石墨化、碳化后电阻率低、热导率高、模量高、最终形成各向异性石墨。（ ）53、浸渍碳化制备C/C复合材料基体时，沥青类先驱体的产碳率低、难以石墨化、碳化后电阻率高、热导率低、最终形成各向异性石墨。（ ）54、C/C复合材料是目前唯一可以用于温度高达2800的高温复合材料，但必须是在非氧化气氛下。（ ）55、C/C复合材料的制备方法与MMC类似，包括挤压铸造法、粉末冶金法等。（ ）56、C/C复合材料已在航空航天、军工等领域得到广泛应用，这主要是因为其制备成本低、工

8、艺简便易行，易于推广使用。（ ）57、单向增强和三维增强C/C复合材料的力学、物理学性能都具有各向同性特征。（ ）58、在1750以上高温利用CVD法制备C/C复合材料时，获得的基体碳是具有各向异性热解石墨。（ ）59、在制备C/C的CVD类方法中，等温法和温差法都会形成表面结壳，需要利用机加工去除后多次渗透沉碳。（ ）二、多项选择题：1、复合材料中的界面，其最重要的作用是：（ ）。A、仅仅是把基体与增强体粘结起来；B、将外载由基体传给增强体；C、总是改善复合材料的性能；D、总是恶化复合材料的整体性能。2、以下关于湿润角 q 的描述中，正确的是：（ ）A、当 q 90o时，易发生湿润；C、当

9、q = 0o时，完全不湿润；D、当 q = 180o时，完全不湿润。3、关于基体及增强体的作用，以下说法中不正确的是：（ ）A、增强体承担大部分外载；B、基体是承受载荷的主要组元；C、二者基本平分外载；D、基体起粘结、联通和增韧的作用，并传递应力到增强体。4、关于混合定律，以下说法中不正确的是：（ ）A、它表明：复合材料性能随组元材料体积分数的变化呈线性变化；B、它表明：复合材料性能随组元材料体积分数的变化呈非线性变化；C、它表明：复合材料的性能主要由增强体性质决定；D、它考虑了增强体的形状、尺寸、分布和取向的影响。5、“末端效应”是指：（ ）A、短纤维末端位置总是出现最大拉应力的现象；B、短

10、纤维中部界面上总是出现最大剪应力的现象；C、短纤维末端总是出现脱粘的现象；D、短纤维末端总有一部分区域上作用的拉应力达不到其抗拉强度的现象。6、体积分数相同时：（ ）情况下，短纤维强化与连续纤维增强效果相当。A、l = lc； B、l = 2lc； C、l = 5lc； D、l = 10lc7、体积分数相同时：（ ）的情况下，短纤维的强化效果仅相当于连续纤维的一半左右。A、l = lc； B、l = 2lc； C、l = 5lc； D、l = 10lc8、短纤维增强复合材料得到广泛应用的原因是：（ ）。A、短纤维比连续纤维便宜；B、复合材料的成形制造方法更灵活； C、无各向异性；D、短纤维更容

11、易实现定向排列9、短纤维满足 l lc 时，其上的平均应力：（ ）。A、 其抗拉强度；C、 其抗拉强度； D、与其长度 l 无关。10、短纤维满足（ ）时，其上作用的平均应力其抗拉强度的1/2。A、l = 10lc； B、l = 5lc； C、l = 2lc； D、l = lc11、Kevlar 纤维的最高使用温度（ ）A、 120； B、 180； C、 25012、关于 Kevlar 纤维，以下说法中正确的是：（ ）A、有出色的抗压抗扭性能； B、轴向强度高于径向强度；C、强度性能可保持到750以上； D、由化学方法沉积而成。13、关于玻璃纤维，以下说法正确的是：（ ）A、是由 SiO2

12、为主要成分的玻璃经熔融拉丝制成；B、在所有纤维中，具有最高的比模量；C、其强度与直径大小有关；D、具有很好的电绝缘性及长期耐高温性能。14、关于多晶 Al2O3 纤维，以下说法中正确的是：（ ）A、杜邦的 FP-Fiber 是晶型为 g-Al2O3 的多晶Al2O3纤维；B、需要通过胶体成形法制成；C、有a、g、q 三种晶型；D、极高的比强度是其主要性能优势。15、关于SiC纤维，以下说法中正确的是：（ ）A、CVD-SiCf 直径较粗，可达100 mm以上；B、常用于制备PMC；C、PC-SiCf 有W芯或C芯；D、SCS-6 是一种PC-SiCf。16、关于UHMWPE纤维，以下说法中正确

13、的是：（ ）A、其分子量一般大于3,000,000；B、其熔点较低，一般在150左右；C、是唯一密度小于水的增强体纤维；D、无须进行表面处理就可以与树脂熔体/溶液湿润，形成良好界面结合。17、生产碳纤维的主要原料有：（ ）A、沥青； B、聚丙烯晴； C、聚乙烯； D、人造丝。18、各种纤维在拉断时无任何屈服现象出现，但有可能在 SEM 下观察到以下现象：（ ）A、Kf 呈韧性断裂，局部颈缩、断面减小； B、Cf 呈韧性断裂，断面收缩变小；C、Gf 呈韧性断裂，断面收缩变小； D、Cf、Gf 均呈脆性断裂，无断面收缩迹象出现。19、在各种增强体纤维材料中：（ ）A、UHMWPE 纤维具有最低的密

14、度和极高的强度、模量搭配；B、Cf 具有最高的比模量水平；C、Al2O3f 的比模量和比强度最高；D、Gf 的比模量偏低。20、关于晶须增强体，以下说法正确的是：（ ）A、晶须是单晶不连续增强体材料，其内部缺陷极少；B、晶须的长径比（ l/d ）一般 10；C、晶须的直径一般为数十 mm；D、晶须是将连续纤维切得很短而得到的。21、关于颗粒增强体，以下说法正确的是：（ ）A、它主要起到填料的作用；B、它主要起到提高基体强度的作用；C、它主要起到改善基体韧性的作用；D、它主要起到承载作用。22、以下陶瓷材料中，（ ）属于 PRMMC 常用的颗粒增强体。A、SiC； B、Fe3O4； C、Al2O

15、3； D、玻璃微粉 23、以下关于MMC的描述中，不正确的是：（ ）A、其韧性、抗冲击性能一般优于CMC；B、其制备工艺简单，成本较低；C、其导电导热性、耐热性能优于PMC；D、其比强度、比刚度与金属材料相当。24、服役温度在600左右的MMC，其基体材料一般选用：（ ）A、Al合金； B、Mg合金； C、Ti合金； D、Mo合金25、服役温度不超过400时，MMC一般选用（ ）作为基体材料：A、Al合金； B、Mg合金； C、Ti合金； D、Mo合金26、服役温度800左右时，MMC可选用（ ）作为基体材料：A、Al合金； B、Mg合金； C、Ti合金； D、Fe基高温合金27、服役温度10

16、00左右，且要求MMC具有较高耐蚀性及高温疲劳抗力时，可选用（ ）作为基体材料：A、Ti合金； B、Co基高温合金； C、Ni基高温合金 D、Fe基高温合金28、以下关于金属间化合物的描述中，正确的是：（ ）A、其原子间结合既有金属键特征、又有共价键特征；B、其最高使用温度与高温合金相当；C、其密度与Ni、Fe基高温合金相当；D、其室温脆性显著，成形加工难度较大。29、TC4属于（ ）A、b 钛合金；B、a 钛合金；C、a+b 钛合金；D、工业纯钛。30、以下关于TC4的描述中，正确的是：（ ）A、其牌号与美标Ti-6Al-4V相对应；B、其牌号与美标Ti-3Al-13V-11Cr相对应；C、

17、其Al含量约6 wt%；D、其退火组织为双相特征。31、SiCp/Al可利用（ ）进行制备。A、定向凝固复合法；B、粉末冶金法；C、半固态复合铸造法；D、定向氧化法。32、在制备MMC的各类工艺方法中，液态法（ ）A、更适于制备颗粒、晶须、短纤维增强 MMC；B、制备温度低于固态法；C、界面反应程度小于固态法；D、成本低于固态法。33、（ ）是制备PRMMC的有效方法。A、扩散结合法；B、定向凝固复合法；C、搅拌法；D、喷射沉积法。34、压铸法制备MMC时，需要控制的工艺参数包括（ ）。A、金属液温度；B、加压速度；C、加热/冷却速度；D、平均压力。35、以下关于袋压成形法制备PMC的描述中，

18、不正确的是：（ ）A、真空袋压成形只能制备厚度1.5mm的PMC制品；B、压力袋成形的最大压力可达8-10atm；C、真空袋-热压罐成形可形成比上述两种方法更高的压力和更均匀的压力分布；D、三种方法的设备成本依次升高。36、以下关于缠绕成形的描述中，正确的是：（ ）A、环向缠绕适合主要承受径向载荷的PMC；B、极向缠绕获得的PMC力学性能比较均衡；C、螺旋缠绕适合主要承受纵向载荷的PMC；D、该法设备复杂、技术难度高，工艺质量不易控制。37、关于注射成形法制备PMC，下列说法中不正确的是：（ ）A、长、短纤维增强PMC均可采用该方法制备；B、热塑性树脂基PMC注射成形时，充模后需要补料；C、热

19、固性树脂基PMC注射成形时，充模后需要补料；D、模具/注射机内腔需要采用高耐磨设计。38、关于RIM/RRIM成形制备PMC，下列说法中正确的是：（ ）A、二者均采用两种以上高反应性树脂单体高压注入注射室后混合并启动聚合反应；B、此类方法模具费用较高；C、属于单体聚合 + 模塑成形合二为一方法；D、所得PMC制品的尺寸稳定性较差。39、PMC最常用的增强体材料是（ ）。A、玻璃纤维； B、有机纤维； C、碳纤维； D、硼纤维40、与陶瓷基体相比，FRCMC最突出的优势表现在：（ ）A、断裂韧性显著提高；B、耐磨性能显著提高；C、耐热温度显著提高；D、强度、模量显著提高。41、刚性颗粒/晶须增强

20、CMC的增强效果主要表现在：（ ）A、抗拉强度大幅提高；B、断裂韧性大幅提高；C、高温性能大幅提高；D、塑变能力大幅提高。42、延性金属颗粒增强CMC的增强效果主要表现在：（ ）A、抗拉强度大幅提高；B、断裂韧性大幅提高；C、服役温度大幅提高；D、耐磨性能大幅提高。43、延性金属颗粒与陶瓷基体复合得到的CMC相对于陶瓷基体，主要是（ ）明显变差。A、强度； B、高温性能； C、刚度； D、断裂韧性44、关于界面结合强度与CMC力学性能的关系，以下说法中不正确的是：（ ）。A、界面强度过高，CMC的韧性降低；B、界面强度过高，CMC的强度降低；C、界面强度过低，CMC的韧性降低；D、界面强度过低

21、，CMC的强度降低；45、利用CVD/CVI法制备C/C复合材料时，扩散和沉积间的关系应满足：（ ）A、扩散速度 沉积速度；D、扩散速度 沉积速度。46、沥青碳化的特点是：（ ）A、沥青中高分子量化合物含量越高，其产碳率越高；B、沥青中低分子量化合物含量越高，其产碳率越高；C、碳化压力越高，其产碳率越高；D、碳化压力越低，其产碳率越高。47、采用酚醛等合成树脂作为浸渍剂制备C/C复合材料的基体碳的原因是：（ ）A、合成树脂在低温低压下具有比沥青更低的粘度，利于渗入预制体孔隙；B、其产碳率比沥青更高；C、其化学结构明确、纯度高，杂质含量低；D、比沥青更容易获得各向异性的石墨化结构。48、以下关于

22、C/C预制体的描述中，不正确的是：（ ）A、二维编织的预制体层间/z向性能较差；B、三向织物预制体的正向间距越大，其线烧蚀率越低；C、三向织物预制体中的Cf沿x、y、z三个方向互成正交，既有重合点也有交织点；D、多向织物的编织方向越多，制备出的C/C各向异性越弱，热膨胀系数越小。49、作为C/C复合材料的增强体，所选用的Cf应尽可能满足：（ ）。A、应进行适当的表面处理，以提高其与基体间的界面结合强度；B、碱金属类杂质含量低于100 mg/kg；C、具有高模量和中等强度水平或高强度和中等模量水平；D、不宜进行表面处理。三、填空题：1、作为C/C复合材料的增强体，所选用的Cf应尽可能满足：A、（

23、 ）类杂质含量应尽可能低，一般要求 100 mg/kg；B、尽量选用（ ）或高强度中模量的Cf；C、（ ）不宜过高，未经表面处理的Cf更适宜制造C/C复合材料。2、玻璃纤维的强度与其直径大小有关，一般直径越小其强度越（ ）。3、选用Al、Mg合金作为基体材料时，MMC的服役温度一般不超过（ ）时；服役温度1000左右，且要求MMC具有较高耐蚀性及高温疲劳抗力时，可选用（ ）基高温合金作为基体材料。4、晶须是以（ ）晶形式生长成的不连续增强体，是一种内部几乎无（ ）的增强体材料，其直径d一般小于（ ）mm，长径比l/d一般为（ ）。5、半固态复合铸造法制备MMC时，在固液两相区的搅拌使基体组织细

24、化、（ ）分散均匀，同时导致熔体“剪切变稀”从而使其铸造（ ）性得到改善。6、在1750以上高温利用CVD法制备C/C复合材料时，获得的基体碳是具有各向异性的热解（ ）。7、杜邦的FP-Fiber是晶型为（ ）-Al2O3的多晶Al2O3纤维。8、制备纤维有排布要求的FRMMC的唯一可行方法是（ ）法。9、所谓“Borsic”，是指表面涂覆有一层（ ）作为反应阻挡层的Bf。10、沥青作为浸渍碳化法的基体先驱体材料，在常压下碳化时其产碳率为50%左右，与酚醛等树脂类先驱体基本相当；高压下其产碳率可达（ ）%。11、SiC纤维可分为CVD-SiCf和PC-SiCf两类，其中直径较粗且内部有C芯或W

25、芯的是（ ）。12、（ ）纤维是目前可采用的连续纤维增强体材料中唯一密度小于水的纤维，其分子量一般大于（ ）。四、综合题：1、什么是复合材料？简述其最基本的特征和构成。2、复合材料可按哪些基准进行怎样的分类？3、举例说明复合材料的命名方法。4、从性能角度分析说明复合材料的主要优、缺点。5、综述复合材料的应用及未来发展方向（不少于1500字）。6、对Al2O3和SiC纤维进行拉伸试验，假定直至拉断两种纤维只发生弹性变形，试根据下表分别计算其比模量和比刚度。（比模量单位取108cm，比强度单位取106cm）。纤维r (g/cm3)sb (MPa)e (%)Al2O33.315000.4SiC2.6

26、24001.07、复合材料有哪些界面效应 ？各起什么作用 ？8、提高复合材料界面强度的途径有哪些 ？具体如何实现？9、归纳复合材料界面的特点。10、什么是浸润 ？如何描述浸润程度的大小？讨论影响湿润角大小的因素。11、如何改善基体对增强体材料的润湿性？12、简述复合材料的界面结合类型及各自特点。13、玻纤是如何制备的？分析玻纤与块状玻璃性能为何不同？14、PAN法制备Cf时，预氧化、碳化和石墨化分别有何作用？15、Kf 是如何生产的？16、Bf 怎样制备？其外观形貌有什么特征？和其性能有何联系？17、SiCf 如何分类？比较其制备流程和性能特点。18、比较 Gf、Cf、Kf 的主要优缺点。19

27、、为什么晶须的强度远远高于同种材料的连续纤维？20、归纳连续纤维增强体希望具备的主要性能特点。21、什么是MMC？简述其分类方法及基本性能特点。22、简述Ti合金的分类，以及每一类的合金化与性能特点。23、服役温度不同时，MMC的基体材料一般如何选择？试比较其中Al合金与Ti合金的热处理方法及特点。24、钛合金的主要合金化元素有哪些？如何对其进行分类？绘图比较不同类型合金元素与Ti形成二元合金时的相图类型及合金元素的作用。25、图示说明扩散结合法与粉末冶金法制备MMC的工艺流程，比较其适用范围及工艺特点。26、图示说明喷射沉积（Ospray）法的工艺过程及优点。27、什么是PMC？简述其分类方

28、法及总体特点。28、选择三种常被用作PMC基体材料的热固性树脂，比较其固化反应及性能特点。29、绘制PMC制备的基本流程图，简述其基本技术要求。30、图示说明手糊成型的基本步骤、工艺流程及优缺点。31、比较喷射成形、拉挤成形和RTM成形的工艺流程和特点。32、图示说明缠绕成形的原理、工艺流程、主要缠绕模式及工艺特点。33、试比较热固性/热塑性树脂基PMC注射成形工艺的区别。34、归纳总结PMC成形制备的特点和工艺选择设计的基本规程。35、图示说明CVI法制备CMC的原理，比较ICVI和FCVI法的异同及特点。36、如何利用反应烧结法和溶胶凝胶法制备FRCMC？二者各有何优缺点？37、影响CMC

29、性能的主要因素有哪些？基本的影响规律如何？38、什么是C/C复合材料？有何性能特点？绘出其制备流程示意图。39、利用浸渍碳化法制备C/C，浸渍剂的选择有哪些原则？采用合成树脂和沥青各有什么优缺点？40、图示说明CVD沉碳工艺中等温法、温差法、压差法的实现原理和优缺点。41、现有连续纤维五种，其直径、密度、抗拉强度及拉伸试验中确定的极限应变量数据如下表所示：纤维直径（mm）密度（g/cm3）抗拉强度（GPa）断裂应变量（%）Cf7.51.83.751.5Bf1502.63.61.0CVD-SiCf1003.03.20.8PC-SiCf102.43.01.5Al2O3f204.01.40.4将其切

30、断为长2 mm的短切纤维，以作为不连续增强体制备Al基MMC，所采用的Al合金基体材料的拉伸应力应变曲线如下图所示。若假定：基体具有理想塑性，复合后纤维-基体界面的剪切强度（t）均为250 MPa，在纤维拉伸试验中直至拉断上述增强体纤维所发生的变形均为弹性变形，制备出的不连续增强Al基MMC中的短切纤维取向一致，其体积分数均为25 vol.%。1、确定五种纤维的比模量和比强度（单位分别取108 cm和106 cm）；2、确定五种短切纤维的临界长度lc及lc/2l比值，指出增强效率最高和最低的分别是哪一种短切纤维；3、分别计算出以这五种短切纤维为增强体，所制备出的五种不连续增强Al基MMC沿纤维

31、排布方向（纤维长度方向）的拉伸强度。42、基于等应变假设，推导适用于同向排布连续（长）纤维增强复合材料在平行于纤维排布方向上热膨胀系数公式，并根据下表所给基体材料及增强体材料数据，推测：（1）采用两种增强体纤维增强Mg基体，其体积分数Vf分别达到多少时，两种Mg基MMC的热膨胀系数（aC）恰好等于8.010-6 -1？（2）若因制备工艺限制，表中所给材料能实现的四种MMC组合均要求增强体纤维的体积分数不得超过30 vol.%，但希望最终制备出的MMC能满足 aC 5.010-6 -1的技术指标，试计算分析这一技术指标有无实现可能？热膨胀系数（10-6 -1）杨氏模量（GPa）基体材料Al23.270Mg26.045增强体纤维Cf-0.75250Bf4.9400-