工学复合材料有关习题
复合材料习题
第一章
一、判断题：判断以下各论点的正误。
1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（?）
2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（?）
3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（?）
4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（?）
5、复合材料具有可设计性。（√）
6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（√）
7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（?）
8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（√）
二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。
1、金属基复合材料通常（B、D）
A、以重金属作基体。
B、延性比金属差。
C、弹性模量比基体低。
D、较基体具有更高的高温强度。
2、目前，大多数聚合物基复合材料的使用温度为（B）
A、低于100℃。
B、低于200℃。
C、低于300℃。
D、低于400℃。
3、金属基复合材料的使用温度范围为（B）
A、低于300℃。
B、在350-1100℃之间。
C、低于800℃。
D、高于1000℃。
4、混杂复合材料（B、D）
A、仅指两种以上增强材料组成的复合材料。
B、是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料。
C、总被认为是两向编织的复合材料。
D、通常为多层复合材料。
5、玻璃钢是（B）
A、玻璃纤维增强Al基复合材料。
B、玻璃纤维增强塑料。
C、碳纤维增强塑料。
D、氧化铝纤维增强塑料。
6、功能复合材料（A、C、D）
A、是指由功能体和基体组成的复合材料。
B、包括各种力学性能的复合材料。
C、包括各种电学性能的复合材料。
D、包括各种声学性能的复合材料。
7、材料的比模量和比强度越高（A）
A、制作同一零件时自重越小、刚度越大。
B、制作同一零件时自重越大、刚度越大。
C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。
D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。
三、简述增强材料（增强体、功能体）在复合材料中所起的作用，并举例说明。
填充：廉价、颗粒状填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸钙粉末。
增强：纤维状或片状增强体，提高复合材料的力学性能和热性能。效果取决于增强体本身的力学性能、形态等。例：TiC颗粒增强Si3N4复合材料、碳化钨/钴复合材料，切割工具；碳/碳复合材料，导弹、宇航工业的防热材料（抗烧蚀），端头帽、鼻锥、喷管的喉衬。
赋予功能：赋予复合材料特殊的物理、化学功能。作用取决于功能体的化学组成和结构。
四、复合材料为何具有可设计性？简述复合材料设计的意义。如何设计防腐蚀（碱性）玻璃纤维增强塑料？
组分的选择、各组分的含量及分布设计、复合方式和程度、工艺方法和工艺条件的控制等均影响复合材料的性能，赋予了复合材料性能的可设计性。
意义：①每种组分只贡献自己的优点，避开自己的缺点。②由一组分的优点补偿另一组分的缺点，做到性能互补。③使复合材料获得一种新的、优于各组分的性能（叠加效应）。优胜劣汰、性能互补、推陈出新。
耐碱玻璃纤维增强塑料的设计：使用无碱玻璃纤维和耐碱性树脂（胺固化环氧树脂）。在保证必要的力学性能的前提下，尽量减少玻璃纤维的体积比例，并使树脂基体尽量保护纤维不受介质的侵蚀。
六、简述复合材料增强体与基体之间形成良好界面的条件。
在复合过程中，基体对增强体润湿；增强体与基体之间不产生过量的化学反应；生成的界面相能承担传递载荷的功能。
复合材料的界面效应，取决于纤维或颗粒表面的物理和化学状态、基体本身的结构和性能、复合方式、复合工艺条件和环境条件。
第二章
四、什么是材料复合的结构效果？试述其内涵。
结构效果是指在描述复合材料的性能时，必须考虑组分的几何形态、分布形态和尺度等可变因素。这类效果往往可以用数学关系描述。
结构效果包括：1、几何形态效果（形状效果）：决定因素是组成中的连续相。对于1维分散质，当分散质的性质与基体有较大差异时，分散质的性能可能会对复合材料的性能起支配作用。2、分布形态效果（取向效果）：又可分为几何形态分布（几何体的取向）和物理性能取向：导致复合材料性能的各向异性，对复合材料的性能有很大影响。3、尺度效果：影响材料表面物理化学性能（比表面积、表面自由能）、表面应力分布和界面状态，导致复合材料性能的变化。
十一、垂直于纤维扩展的裂纹需要克服哪些断裂能？
对于脆性纤维/脆性基体复合材料，需要克服的断裂功：纤维拔出和纤维断裂（吸收能量）、纤维与基体的脱胶（纤维与基体的界面较弱时：消耗贮存的应变能）、应力松弛（纤维断裂时：消耗贮存的应变能）、纤维桥连（消耗纤维上的应变能）。
对于脆性纤维/韧性基体复合材料，基体的塑性变形（粘接强度很高、纤维无法拔出时：吸收能量）也会增加断裂功。
第三章
一、判断题：判断以下各论点的正误。
1、不饱和聚酯树脂是用量最大的聚合物复合材料基体。（）
2、环氧树脂是用于耐高温的热固性树脂基体。（）
3、热固性树脂是一种交联的高分子，一般不结晶；而热塑性树脂是线型、结晶的高分子。（）
4、聚酰亚胺是一类分子中含有基团的热固性树脂。（）
1、MMC具有比聚合物基复合材料更高的比强度和比模量。（）
2、MMC具有比其基体金属或合金更高的比强度和比模量。（）
3、原位复合MMC的增强材料/基体界面具有物理与化学稳定性。（）
4、原位复合法制备MMC的基本思路是为了提高增强材料与基体之间的浸润性和减少界面反应。（）
5一般，颗粒及晶须增强MMC的疲劳强度及寿命比基体金属或合金高。（）
6、陶瓷纤维增强MMC的抗蠕变性能高于基体金属或合金。（）
1、陶瓷基复合材料的制备过程大多涉及高温，因此仅有可承受上述高温的增强材料才可被用于制备陶瓷基复合材料。（）
2、化学气相浸渍法（CVI）是一种用于多孔预制体的化学气相沉积。（）
3、在碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷复合材料的压制阶段，碳化硅晶须取向于垂直于压轴方向。（）
4、Y2O3加入到ZTA（zirconia toughening alumina）中是为了促进相变形成单斜晶体。（）
5、陶瓷复合材料中，连续纤维的增韧效果远远高于颗粒增韧的效果。（）
6、玻璃陶瓷是含有大量微晶体的陶瓷。（）
7、陶瓷基复合材料的最初失效往往是陶瓷基体的开裂。（）
1、所有的天然纤维是有机纤维，所有的合成纤维是无机纤维。（）
2、聚乙烯纤维是所有合成纤维中密度最低的纤维。（）
3、玻璃纤维是晶体，其晶粒尺寸约20m。（）
4、氧化铝纤维仅有-Al2O3晶体结构。（）
5、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的丝芯上形成的。（）
6、PAN是SiC纤维的先驱体。（）
7、纤维表面处理是为了使纤维表面更光滑。（）
8、Kevlar纤维具有负的热膨胀系数。（）
9、石墨纤维的含碳量、强度和模量都比碳纤维高。（）
1、C f/C是目前唯一可用于温度高达2800℃的高温复合材料，但必须是在非氧化性气氛下。（）
2、C f/C的制备方法与MMC的制备方法相类似，如液态法、固态法等。（）
3、C f/C已在航空航天、军事领域中得到了广泛应用，这主要是因为其价格便宜、工艺简便易行，易于推广应用。（）
4、单向增强和三维增强的C f/C的力学与物理性能（热膨胀、导热）为各向同性。（）
5、一般沉积碳、沥青碳以及树脂碳在偏光显微镜下具有相同的光学特征，即各向同性。（）
6、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同，在高压下，它们的焦化率可以提高到90%。（）
7、采用硼类添加剂，如B2O3、B4C等，C f/C的抗氧化温度可提高到600℃左右。（）
8、目前，高温抗氧化保护涂层已可使C f/C安全使用温度达1650℃，在更高温度下只能起短时保护作用。（）
二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。
1、聚酰亚胺的使用温度一般在：（D）
A、120℃以下
B、180℃以下
C、250℃以下
D、250℃以上
2、拉挤成型是（A、C）
A、低劳动强度、高效率FRP生产方法。
B、适于大型、复杂形状制品。
C、适于恒定截面型材。
D、设备投资少。
3、玻璃纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响，原因是（B、D）
A、环氧树脂吸湿变脆。
B、水起增塑剂作用，降低树脂玻璃化温度。
C、纤维吸湿、强度降低。
D、破坏纤维与基体界面。
4、碳纤维表面处理是为了（A、C、D）
A、表面引入活性官能团，如羧基、羟基、羰基等。
B、表面引入偶联剂。
C、清除表面污染。
D、增加纤维与基体粘结强度。
5、偶联剂是这样一种试剂：（A、C）
A、它既能与纤维反应，又能与基体反应。
B、它能与纤维反应，但不能与基体反应，也不与基体相容。
C、它能与纤维反应，不与基体反应，但与基体相容。
D、它不与纤维反应，但与基体反应或相容。
1、通常MMC（metal matrix composite）（B、C）
A、采用高熔点、重金属作为基体。
B、要比基体金属或合金的塑性与韧性差。
C、要比基体金属或合金的工作温度高。
D、要比基体金属或合金的弹性模量低。
2、原位MMC（B、D）
A、可以通过压铸工艺制备。
B、可以通过定向凝固工艺制备。
C、可以通过扩散结合或粉末法制备。
D、可以通过直接金属氧化法（DIMOX TM）制备。
3、单向纤维增强MMC的纵向拉伸模量（A、D）
A、随纤维体积含量的增加而增加。
B、与纤维体积含量无关，而与纤维和基体的模量有关。
C、与横向拉伸模量相同。
D、与基体的模量有关。
4、在体积含量相同情况下，SiC晶须与颗粒增强MMC（B）
A、具有基本相同的抗拉强度和屈服强度。
B、具有基本相同的拉伸模量。
C、具有基本相同的断裂韧性。
D、具有基本相同的蠕变性能。
5、MMC制备工艺中，固态法与液态法相比（A、B）
A、增强材料与基体浸润性要求可以降低。
B、增强材料在基体中分布更均匀。
C、增强材料仅局限于长纤维。
D、增强材料/基体界面反应更剧烈（如果存在界面反应时）。
6、为了改善增强材料与基体浸润性，制备MMC时，可以通过（A、B、D）
A、基体合金化，以降低液态基体的表面张力。
B、基体合金化，以增加液态基体与增强材料的界面能。
C、涂层，增加增强材料的表面能。
D、涂层，降低增强材料的表面能。
7、MMC中，目前典型的增强材料/基体界面包括有（A、B、C）
A、不发生溶解，也不发生界面反应，如B f/Al。
B、不发生溶解，但发生界面反应，如B f/Ti。
C、极不容易互相浸润，但能发生强烈界面反应，如C f/Al。
D、既容易互相浸润，又不发生界面反应，如SiC f/At。
1、浆体是（D）
A、一种溶胶。
B、丢失一定液体的溶胶。
C、颗粒小于100mm的小颗粒在液体中的悬浮液。
D、1-50m颗粒在液体中的悬浮液。
2、用碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷（A、B）
A、提高了抗热震性。
B、降低了热膨胀系数。
C、减少了热传导性。
D、增加了密度。
3、微裂纹增韧（A、D）
A、主要是由于颗粒热膨胀系数不同产生的残余应力。
B、是由于颗粒总处于拉应力状态。
C、是由于颗粒总处于压应力状态。
D、颗粒的压力状态与热膨胀系数失配和压力大小有关。
4、相变增韧（B、C）
A、是由于陶瓷基体中加入的氧化锆由单斜相转变为四方相。
B、是由于陶瓷基体中加入的氧化锆由四方相转变为单斜相。
C、其增韧机理是陶瓷基体由于氧化锆相变产生了微裂纹。
D、总是导致陶瓷基复合材料的强度下降。
5、纤维拔出（C、D）
A、是纤维在外力作用下与基体的脱离。
B、其拔出能总是小于脱粘能。
C、其拔出能总是大于脱粘能。
D、增韧作用比纤维脱粘强。
1、Kevlar纤维（A、B）
A、由干喷湿纺法制成。
B、轴向强度较径向强度高。
C、强度性能可保持到1000℃以上。
D、由化学沉积方法制成。
2、玻璃纤维（A、C、D）
A、由SiO2玻璃制成。
B、在所有纤维中具有最高的比弹性模量。
C、具有短程网络结构。
D、价格便宜、品种多。
3、氧化铝纤维（B、C）
A、由有机先驱体制成。
B、通过浆体成型法制成。
C、有、、晶型。
D、具有较高的比强度。
4、SiC纤维（B、C）
A、用浆体成型法制成。
B、用化学气相沉积法制成。
C、有时含有W芯。
D、常用于聚合物基复合材料。
5、聚乙烯纤维（A、C）
A、纤维强度随分子量增大而增高。
B、分子量越大，加工越容易。
C、熔点较低，约135℃左右。
D、能在200℃使用。
6、生产碳纤维的主要原料有（A、B、D）
A、沥青。
B、聚丙烯腈。
C、聚乙烯。
D、人造丝。
7、各种纤维在拉伸断裂前不发生任何屈服，但在SEM下观察到（A、D）
A、Kevlar纤维呈韧性断裂，有径缩及断面减小。
B、碳纤维呈韧性断裂，有断面收缩。
C、玻璃纤维呈韧性断裂，有断面收缩。
D、碳纤维、玻璃纤维呈脆性断裂，无断面收缩。
8、在所有纤维中（A、B、D）
A、聚乙烯纤维具有最佳的比模量和比强度搭配。
B、碳纤维的比模量最高。
C、氧化铝纤维的比模量和比强度最高。
D、玻璃纤维的比模量最低。
9、晶须（A、B）
A、是含有缺陷很少的单晶短纤维。
B、长径比一般大于10。
C、直径为数十微米。
D、含有很少缺陷的短纤维。
10、颗粒增强体（B、C）
A、是一种粒状填料。
B、用于改善基体的力学性能。
C、可分为刚性和延性颗粒两种。
D、起填充体积作用。
1、C/C具有：（B、C）
A、比PMC、MMC更高的高温强度。
B、假塑性断裂特性，在高温下比陶瓷或石墨的断裂韧性高。
C、优异的高温摩擦摩损特性。
D、各向同性的拉伸、压缩强度和模量。
2、C/C可以做为：（A、B、D）
A、比石墨性能更好的高温热压模具。
B、军用或民用飞机刹车装置中的摩擦材料。
C、航天飞机的机翼和鼻锥。
D、固体火箭发动机喷管的喉衬或喷口部件。
3、C/C中的基体碳，可以选用：（A、D）
A、沥青碳。
B、天然石墨。
C、炭黑。
D、沥青碳、沉积碳和树脂碳共同作为基体碳。
4、C/C的CVD工艺（A、B、C）
A、其原理与陶瓷基复合材料的CVI相同。
B、可分为等温、温度梯度、压力梯度以及温度-压力梯度等工艺方法。
C、该工艺中，为防止孔隙口的堵塞，应使扩散速度大于沉积速度。
D、该工艺中，为防止孔隙口的堵塞，应使扩散速度小于沉积速度。
5、选择C/C高温抗氧化涂层材料的主要关键是：（C）
A、涂层材料的高熔点。
B、涂层材料高温抗氧化性和热膨胀系数。
C、涂层的氧扩散渗透率极低和与C/C的热膨胀系数匹配性。
D、涂层材料高温挥发性。
三、不饱和聚酯树脂的基本配方是什么？各起什么作用？
不饱和聚酯树脂的基本配方：
不饱和聚酯：主要成分
稀释剂：稀释作用（降低聚酯粘度），参与树脂固化，如苯乙烯。
引发剂：分解产生自由基，引发树脂聚合（交联、固化），如BPO。
促进剂：诱导引发剂分解，加快树脂固化，如环烷酸钴。
其它成分：颜料、增稠剂、热塑性低收缩剂等。
七、如何改善聚合物的耐热性能？
产生交联结构（对于热固性树脂、有机硅树脂等，工艺条件影响聚合物的交联密度）。
增加高分子链的刚性（引进不饱和共价键或环状结构（脂环、芳环、杂环）、引入极性基团）。提高聚合物分子链的键能，避免弱键的存在（例：以C-F键完全取代C-H键，可大大提高聚合物的热稳定性）。
形成结晶聚合物，结晶聚合物的熔融温度大大高于相应的非结晶聚合物。
八、简述不饱和聚酯树脂基体的组成、代表物质及作用。
主要成分：不饱和聚酯树脂，按化学结构可分为顺酐型、丙烯酸型、丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。
辅助材料：交联剂、引发剂和促进剂
交联剂：烯类单体，既是溶剂，又是交联剂。能溶解不饱和聚酯树脂，使其双键间发生共聚合反应，得到体型产物，以改善固化后树脂的性能。常用的交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯、乙烯基甲苯等。
引发剂：一般为有机过氧化物，在一定的温度下分解形成游离基，从而引发不饱和聚酯树脂的固化。常用的引发剂：过氧化二异丙苯[C6H5C(CH3)2]2O2、过氧化二苯甲酰(C6H5CO)2O2。促进剂：把引发剂的分解温度降到室温以下。
对过氧化物有效的促进剂：二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基甲苯胺等。
对氢过氧化物有效的促进剂：具有变价的金属钴：环烷酸钴、萘酸钴等。
九、简述不饱和聚酯树脂的固化特点。
不饱和聚酯树脂的固化是放热反应，可分为三个阶段：
胶凝阶段：从加入促进剂到不饱和聚酯树脂变成凝胶状态的时间，是固化过程最重要的阶段。影响胶凝时间的因素：阻聚剂、引发剂和促进剂的加入量，交联剂的蒸发损失，环境温度和湿度等。
硬化阶段：从树脂开始胶凝到具有一定硬度，能把制品从模具上取下为止的时间。
完全固化阶段：通常在室温下进行，可能需要几天至几星期。
十、简述复合材料中金属基体的选择原则。
1、根据金属基复合材料的使用要求。
2、根据金属基复合材料的组成特点：对于连续纤维增强金属基复合材料，不要求基体有很
高的强度，对于非连续增强金属基复合材料（颗粒、晶须、短纤维），基体承担主要载荷，要求高强度。
3、根据金属基体与增强材料的界面状态和相容性
选择金属基体时，尽量避免基体与增强材料发生化学反应，同时应注意基体与增强材料的相容性，基体和增强材料应该有较好的浸润性。
十二、如何改善陶瓷的强度？
减少陶瓷内部和表面的裂纹：
含有裂纹是材料微观结构的本征特性。微观夹杂、气孔、微裂纹等都能成为裂纹源，材料对表面裂纹（划伤、擦伤）也十分敏感。
提高断裂韧性（K IC）：
采用复合化的途径，添加陶瓷粒子、纤维或晶须，引入各种增韧机制（增加裂纹的扩散阻力及裂纹断裂过程消耗的能量），可提高陶瓷的韧性。
十四、玻璃纤维为何具有高强度？试讨论影响玻璃纤维强度的因素。
玻璃的理论强度很高（2000-12000MPa），但是由于微裂纹的存在，产生应力集中，发生破坏，从而降低了玻璃的强度。玻璃纤维经高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使得裂纹产生的机会减少；同时，玻璃纤维的横截面较小，微裂纹存在的几率也减少，导致玻璃纤维强度较高。
影响玻璃纤维强度的因素：
1、化学组成：不同的玻璃纤维（不同系统），强度有很大差别。一般来说，含碱量越高（K2O、PbO），玻璃纤维的强度越低。
2、玻璃纤维的直径和长度：随着玻璃纤维的直径和长度的减小，微裂纹的数量和尺寸相应地减小，从而提高了玻璃纤维的强度。
3、存放时间：玻璃纤维存放一定时间后，由于空气中的水分对玻璃纤维的侵蚀，导致强度下降。
4、施加负荷时间：玻璃纤维的拉伸强度随着施加负荷时间的增加而降低，当环境湿度较高时更加明显。原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，加速微裂纹的扩展，从而导致强度降低。
十七、举例说明碳纤维的应用。
作为复合材料的增强体。
航空、航天工业：主承力结构材料（机体、舱门、主翼、尾翼）；次承力构件（C f/环氧树脂：起落架、发动机舱、整流罩）；防热材料（火箭喷嘴、鼻锥（C f/C））。
交通运输：汽车传动轴、构架，制造快艇、巡逻艇。
运动器材：钓鱼竿、高尔夫球杆、网球拍、滑雪板、赛艇（C f/环氧树脂）。
第四章
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，则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分离的现象。（）
7、混合法则可用于任何复合材料的性能估算。（）
8、纤维长度l 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sl+lv B、当sl+lv>sv时，易发生浸润。 C、接触角=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、纤维体积分量相同时，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。 D、纤维长度l>10l c。。 7、短纤维复合材料广泛应用的主要原因（A、B） A、短纤维比连续纤维便宜。 B、连续纤维复合材料的制造方法灵活。 C、短纤维复合材料总是各相同性。 D、使短纤维定向排列比连续纤维容易。 8、当纤维长度l>l c 时，纤维上的平均应力（A 、C ） A 、低于纤维断裂应力。 B 、高于纤维断裂应力。 C 、正比于纤维断裂应力。 D 、与l 无关。 九、试述影响复合材料性能的因素。 基体和增强材料（增强体或功能体）的性能；复合材料的结构和成型技术；复合材料中增强材料与基体的结合状态（物理的和化学的）及由此产生的复合效应。 十、复合材料的界面具有怎样的特点？ 界面相的化学组成、结构和物理性能与增强材料和基体的均不相同，对复合材料的整体性能产生重大影响。 界面具有一定的厚度（约几个纳米到几个微米），厚度不均匀。 材料特性在界面是不连续的，这种不连续性可能是陡变的，也可能是渐变的。材料特性包括元素的浓度、原子的配位、晶体结构、密度、弹性模量、热膨胀系数等。 十一、什么是浸润？如何描述浸润程度的大小？试讨论影响润湿角大小的因素。 浸润：固-气界面被固-液界面置换的过程，用于描述液体在固体表面上自动铺展的程度。 固体表面的润湿程度可以用液体分子对其表面的作用力大小来表征，具体来说就是接触角。 Young 公式讨论了液体对固体的润湿条件： cos lv sv sl γθγγ?=- 降低液-固表面能和液-气表面能或者增大固-气表面能有助于润湿。 =0（lv =sv -sl ），完全浸润；0<<90（lv >sv -sl >0），部分浸润；>90（sv ，完全不浸润。 影响接触角（润湿角）大小的因素： 固体表面的原始状态，例：吸附气体、氧化膜等均使接触角增大。 固体表面粗糙度增加将使接触角减小。 固相或液相的夹杂、相与相之间化学反应的产物都将影响润湿性。原因：夹杂或反应产物改变了固相的性质和固相的表面粗糙度。 十四、简述复合材料的界面结合类型及其特点。 1、机械结合：增强材料与基体之间仅依靠纯粹的粗糙表面相互嵌入（互锁）作用进行连接（摩擦力），没有化学作用。 影响机械结合的因素：增强材料与基体的性质、纤维表面的粗糙度、基体的收缩（正压力）有利于纤维箍紧。 2、溶解与浸润结合：在复合材料的制造过程中，由单纯的浸润和溶解作用，使增强材料和基体形成交错的溶解扩散界面，是一种次价键力的结合。（当基体的基团或分子与增强材料表面间距小于0.5nm 时，次价键力就发生作用。次价键力包括诱导力、色散力、氢键等。） 形成溶解与浸润结合的基本条件：增强材料与基体间的接触角小于90 ，增强材料与基体间有一定的溶解能力。 3、反应界面结合：基体与增强材料间发生化学反应，在界面上形成新的化合物、以主价键 力相互结合。这是一种最复杂、最重要的结合方式。 反应结合受扩散控制，扩散包括反应物质在组分物质中的扩散（反应初期）和在反应产物中的扩散（反应后期）。要实现良好的反应结合，必须选择最佳的制造工艺参数（温度、压力、时间、气氛等）来控制界面反应的程度。 界面反应层是非常复杂的组成，有时发生多个反应，产生交换反应结合。界面的反应产物大多是脆性物质，达到一定厚度时，界面上的残余应力可使其发生破坏，因此，界面结合先随反应程度提高而增加结合强度，但反应达到一定程度后，界面结合有所减弱。 4、混合结合：上述界面结合方式的混合，实际情况中发生的重要的界面结合形式。 十九、什么是增强材料的表面处理？简述偶联剂的化学结构及作用。 表面处理是在增强材料的表面涂覆上表面处理剂（包括浸润剂、偶联剂、助剂等物质），它有利于增强材料与基体间形成良好的粘结界面，从而达到提高复合材料各种性能的目的。偶联剂的化学结构：分子两端含有性质不同的基团，一端的基团与增强材料表面发生化学作用或物理作用，另一端的基团则能和基体发生化学作用或物理作用，从而使增强材料与基体很好地偶联起来，获得良好的界面粘结，改善了多方面的性能，并有效地抵抗水的侵蚀。 二十一、试述碳纤维的表面处理方法及作用效果： 1、表面浸涂有机化合物：采用类似纺织中的浆纱工艺，在碳纤维表面涂覆含有反应性端基的树脂（羟端基的丁二烯/丙烯酸共聚物等），以改善碳纤维的界面粘结性。 2、表面涂覆无机化合物： ①表面上沉积无定形碳：在高模量结晶型碳纤维表面加涂一层低模量无定形碳，无定形碳活性大，易与树脂浸润，提高界面粘结力，能显著提高碳纤维复合材料的层间剪切强度。 ②加涂碳化物：用化学气相沉积（CVD）的方法加涂碳化物。 3、表面化学处理： ①臭氧氧化法：臭氧极易分解成一个氧分子和一个新生态活泼氧原子，氧化碳纤维表面的不饱和碳原子，生成含氧官能团。 ②阳极电解氧化法：靠电解产生的新生态氧对碳纤维表面进行氧化和腐蚀，碳纤维表面被氧化腐蚀，使比表面积增大、化学基团增加。 ③盐溶液处理：先浸涂甲酸、乙酸、硝酸等的铜、铅、钴等盐类溶液，然后在空气或氧气中于200-600℃下氧化，使碳纤维表面粗糙而达到改善效果。 第五章 一、简述陶瓷基复合材料的特点。 陶瓷基复合材料的特点：E f和E m的数量级相当；陶瓷基体的韧性有限；增强材料与陶瓷基体之间的热膨胀系数不匹配、化学相容性问题突出。 五、简述碳/碳复合材料的性能。 力学性能：密度小；拉伸强度、弯曲强度、杨氏模量高；脆性大，应力-应变曲线呈现“假塑性效应”：施加载荷初期呈线性关系，随后变为双线性。卸载后再加载荷，曲线仍为线性，并可达到原来的载荷水平。 热物理性能：热膨胀系数小，尺寸稳定；热导率高，并可以调节；比热容高；抗热震因子大。烧蚀性能（蒸发升华、热化学氧化）：碳/碳复合材料烧蚀均匀、烧蚀凹陷浅，能良好地保持 制件外形；烧蚀热高，为内层材料和存放的器件提供保护。 化学稳定性：具有与碳一样的化学稳定性；抗氧化性能差。改善碳/碳复合材料抗氧化性能的方法：浸渍树脂时加入抗氧化物质；气相沉积碳时加入抗氧元素；碳化硅涂层。 六、简述陶瓷的增韧方法。 1、晶须和纤维增韧：吸收能量。 裂纹扩展受阻：当增强体（纤维或颗粒）的断裂韧性大于基体中某些区域的断裂韧性时，纤维受到的残余应力为拉应力，具有收缩趋势，可以使基体裂纹压缩并闭合，阻止裂纹的扩展。 纤维（或晶须）拔出：具有较高断裂韧性的纤维，当基体裂纹扩展至纤维时，应力集中导致结合较弱的纤维与基体之间的界面解离，在进一步应变时，将导致纤维在弱点处断裂，随后纤维的断头从基体中拔出。 纤维（或晶须）桥联：在基体开裂后，纤维承受外加载荷，并在基体的裂纹面之间架桥。桥联的纤维对基体产生使裂纹闭合的力，消耗外加载荷做功，从而增大材料的韧性。 2、相变增韧：（shielding mechanism） 在含有部分稳定的氧化锆粒子的氧化铝复合材料中：在裂纹尖端的应力区域，稳定的氧化锆（ZrO2+Y2O3）发生应力诱导的马氏体相变（一部分断裂能量被用于应力诱发转移）：ZrO2 (t)ZrO2(m)，产生约5%的体积膨胀和约16%的剪切变形（剪切变形由产生孪晶等方式抵消）。这种体积膨胀和切变，在裂纹尖端产生了一种封闭裂纹的应力，减少了集中在裂纹尖端的拉伸应力，使裂纹扩展困难，达到增韧效果。 3、微裂纹韧化：（crack shielding mechanism）：吸收能量 主裂纹扩展时，其尖端高应力区域容易产生微裂纹，微裂纹是产生膨胀应变的机理之一：在微裂纹产生之前，存在有局部的拉伸残余应力。微裂纹增韧机制适合于基体弹性模量较低的陶瓷基复合材料。 4、非屏蔽机理： 利用裂纹与材料间的相互作用消耗额外的能量，使断裂能量提高，对应力强度因子的贡献很小，包括裂纹偏转（裂纹沿着结合较弱的纤维/基体界面弯折，偏离原来的扩展方向，呈锯齿状扩展，从而使断裂路径增加）或裂纹弯曲（裂纹扩展时由于强化相的阻碍使得尖端路径弯曲，从而使测得的断裂韧性值提高）。 U ! | + 309 2010-2011学年第一学期考试试卷（B ） 课程名称：有机化工工艺学 共］页 考试时间：120 分钟总分：100分 考试方式： 闭卷 适用专业（班级）： 应化0801、0802 班级 姓名 学号 一、 填空题（每小题1分，共30分） 1、 有机化工工艺学的定义是- 2、 石油组成非常复杂，其?中所含炷类有、和 三种。 3、 天然气中甲烷的化工利用主要有三个途径：（1） ; （2 ） ； （3 ） - 4、 煤的气化是指 o 5、 K SF 是指,能较合理地反映裂解进程的程度。 6、 管式裂解炉主要由 和 两大部分组成。 7、 炷类热裂解装置中的五大关键设备分别是管式裂解炉、、、 、和 3 8、 深冷分离方法实质是 的过程。 9、 目前工业上分离对、间二甲苯方法主要有、 和。 10、 费-托合成是指。 11、 低压合成甲醇工艺流程的四个工序是、、、 和 3 12、 用于低压合成甲醇:工艺采用 和 两种反应器，其中 反应器是直接冷却的。 13、 乙烯轮盐络合催化氧化一段法生产乙醛的工艺流程由三部分组成，分别是、 和 O 14、 在乙醛液相催化日氧化生产醋酸的工艺流程中，采用的反应器是具有外循环冷 却器的 ____ 反应器。 1 5、甲醇低压洗化制醋酸所用的催化剂是由 和 两部分组成。 16、乙烯氧氯化制取1, 2-二氯乙烷，工业上普遍采用的催化剂是 o 二、 简答题（每小题5分，共20分） 1、 烯炷液相环氧化是使烯烷直接转化为环氧化合物的重要方法，工业上此合成方法通称哈康 （Halcon ）法，请用化学反应式表示哈康法的生产原理。 2、 乙烯与氯液相加成合成1, 2-二氯乙烷的工艺有低温氛化法和高温氯化法两种，简述高温 氯化法采用的反应器结构特点，以及采用这种型式反应器进行高温氯化的优点。 3、 乙烯杷盐络合催化氧化可得到乙醛，请简述这一转化过程包括的三个基本反应。 4、 低级烷炷的取代氯化以甲烷氯化最为重要，常用的方法是热疑化法，反应在气相中进行。以 甲烷热氯化为举例，写出其反应机理。 + 3H 2O 一.填空题： 1．玻璃钢材料由（基材）与（增强材料）组成，其中（各类树脂）和（凝胶材料）为玻璃钢的常用基材。 2．常见可以拉制成纤维的玻璃种类主要分为（无碱玻璃）、（中碱玻璃）、（高碱玻璃）、（高强玻璃），其中（无碱玻璃纤维）是应用最多的玻纤。 3．连续玻璃纤维纺织制品就起产品形态而言可分为（纱线）（织物）两大类别。 4. 预浸料的制备方式可分为（湿法）（干法）及（粉末法）。 5. 结构胶粘剂一般以（热固性树脂）为基体，以（热塑性树脂）或（弹性体）为增韧剂，配以固化剂等组成。 6. 按照材料成分分类主要分为（环氧树脂胶粘剂）（聚酰亚胺胶粘剂）（酚醛树脂胶粘剂）（硅酮树脂胶粘剂）。 7. 玻璃钢制品的生产过程可大致分为（定型）（浸渍）（固化）三个要素。 8. 环氧树脂是分子中含有两个或两个以上（环氧基团）的一类高分子化合物。 9. 按适用于玻璃钢手糊成型的模具结构形式分为：（单模）及（敞口式对模）。 10. 叶片制造常用的基体树脂有（不饱和聚酯树脂），（环氧乙烯基树脂）及（环氧树脂）三类。 二.名词解释： 1．热固性树脂：这种树脂在催化剂及一定的温度、压力作用下发生不可逆的化学反应，是线性有机聚合物链相互交联后形成的三维结构体。 2．预浸料：将定向排列的纤维束或织物浸涂树脂基体，并通过一定的处理后贮存备用的中间材料。 3．不饱和聚酯树脂：是由饱和的或不饱和的（二元醇）与饱和的及不饱和的（二元酸或酸酐）缩聚而成的线性高分子化合物。 4．单位面积质量：一定大小平板状材料的质量和它的面积之比。 5. 含水率：在规定条件下测得的原丝或制品的含水量。即试样的湿态质量和干态质量的差数与湿态质量的比值，用百分率表示。 6. 拉伸断裂强度：在拉伸试验中，试样单位面积或线密度所承受的拉伸断裂强力。单丝以Pa 为单位，纱线以N/tex为单位。 7. 弹性模量：物体在弹性限度内，应力与其应变的比例数。有拉伸和压缩弹性模量（又称杨氏弹性模量）、剪切和弯曲弹性模量等，以Pa（帕斯卡）为单位。 复合材料复习题 1、简述增强材料（增强体、功能体）在复合材料中所起的作用，并举例说明。 填充：廉价、颗粒状填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸钙粉末。 增强：纤维状或片状增强体，提高复合材料的力学性能和热性能。效果取决于增强体本身的力学性能、形态等。例：TiC颗粒增强Si3N4复合材料、碳化钨/钴复合材料，切割工具；碳/碳复合材料，导弹、宇航工业的防热材料（抗烧蚀），端头帽、鼻锥、喷管的喉衬。 赋予功能：赋予复合材料特殊的物理、化学功能。作用取决于功能体的化学组成和结构。例：1-3型PZT棒/环氧树脂压电复合材料，换能器，用于人体组织探测。 2、复合材料为何具有可设计性？简述复合材料设计的意义。如何设计防腐蚀（碱性）玻璃纤维增强塑料？ 组分的选择、各组分的含量及分布设计、复合方式和程度、工艺方法和工艺条件的控制等均影响复合材料的性能，赋予了复合材料性能的可设计性。 意义：①每种组分只贡献自己的优点，避开自己的缺点。②由一组分的优点补偿另一组分的缺点，做到性能互补。③使复合材料获得一种新的、优于各组分的性能（叠加效应）。优胜劣汰、性能互补、推陈出新。 耐碱玻璃纤维增强塑料的设计：使用无碱玻璃纤维和耐碱性树脂（胺固化环氧树脂）。在保证必要的力学性能的前提下，尽量减少玻璃纤维的体积比例，并使树脂基体尽量保护纤维不受介质的侵蚀。 3、简述复合材料制造过程中增强材料的损伤类型及产生原因。 力学损伤：属于机械损伤，与纤维的脆性有关。脆性纤维（如陶瓷纤维）对表面划伤十分敏感，手工操作、工具操作，纤维间相互接触、摆放、缠绕过程都可能发生。 化学损伤：主要为热损伤，表现为高温制造过程中，增强体与基体之间化学反应过量，增强体中某些元素参与反应，增强体氧化。化学损伤与复合工艺条件及复合方法有关。热损伤伴随着增强体与基体之间界面结构的改变，产生界面反应层，使界面脆性增大、界面传递载荷的能力下降。 4、简述复合材料增强体与基体之间形成良好界面的条件。 在复合过程中，基体对增强体润湿；增强体与基体之间不产生过量的化学反应；生成的界面相能承担传递载荷的功能。 复合材料的界面效应，取决于纤维或颗粒表面的物理和化学状态、基体本身的结构和性能、复合方式、复合工艺条件和环境条件。 5、什么是相乘效应？举例说明。 两种具有转换效应的材料复合在一起，产生了连锁反应，从而引出新的机能。可以用通式表示：X/Y·Y/Z=X/Z （式中X、Y、Z分别表示各种物理性能）。 压磁效应?磁阻效应=压敏电阻效应；闪烁效应?光导效应=辐射诱导导电。 例：磁电效应（对材料施加磁场产生电流）——传感器，电子回路元件中应用。 压电体BaTiO3与磁滞伸缩铁氧体NiFe2O4烧结而成的复合材料。对该材料施加磁场时会在铁氧体中产生压力，此压力传递到BaTiO3，就会在复合材料中产生电场。最大输出已达103 V·A。 单一成分的Cr2O3也有磁电效应，但最大输出只有约170 V·A。 6、推导单向板复合材料中纤维体积分数与纤维半径的关系（以正方形阵列为例）。 纤维体积：(4?1/4)πr2l=πr2l 复合材料体积：(2R)2l=4R2l 纤维体积分数：V f=πr2l/(4R2l)= πr2/(4R2) 纤维间距与纤维体积分数的关系： s=2R-2r=2[πr2/(4V f)]1/2-2r=2[(π/4V f)1/2-1]r 7、什么是材料复合的结构效果？试述其内涵。 结构效果是指在描述复合材料的性能时，必须考虑组分的几何形态、分布形态和尺度等可变因素。这类效果往往可以用数学关系描述。 结构效果包括：1、几何形态效果（形状效果）：决定因素是组成中的连续相。对于1维分散质，当分散质的性质与基体有较大差异时，分散质的性能可能会对复合材料的性能起支配作用。2、分布形态效果（取向效果）：又可分为几何形态分布（几何体的取向）和物理性能取向：导致复合材料性能的各向异性，对复合材料的性能有很大影响。3、尺度效果：影响材料表面物理化学性能（比表面积、表面自由能）、表面应力分布和界面状态，导致复合材料性能的变化。 8、简述单向复合材料的细观力学分析模型的基本假设的要点。 单元体：宏观均匀、无缺陷、增强体与基体性能恒定、线弹性。 增强体：匀质、各向同性、线弹性、定向排列、连续。 2014学年度第 一 学期课程考试 《复合材料》本科 试卷（B 卷） 注意事项：1. 本试卷共 六 大题，满分100分，考试时间90分钟，闭卷； 2. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 3. 所有答案必须写在试卷上，做在草稿纸上无效； 4．考试结束，试卷、草稿纸一并交回。 一、选择题(30分，每题2分) 【得分： 】 1.复合材料中的“碳钢”是（ ） A 、玻璃纤维增强Al 基复合材料。 B 、玻璃纤维增强塑料。 C 、碳纤维增强塑料。 D 、氧化铝纤维增强塑料。 2.材料的比模量和比强度越高（ ） A 、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 B 、制作同一零件时自重越大、刚度越大。 C 、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D 、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 3.在体积含量相同情况下，纳米颗粒与普通颗粒增强塑料复合材料（ ） A 、前者成本低 B 、前者的拉伸强度好 C 、前者原料来源广泛 D 、前者加工更容易 4、Kevlar 纤维（ ） A 、由干喷湿纺法制成。 B 、轴向强度较径向强度低。 C 、强度性能可保持到1000℃以上。 D 、由化学沉积方法制成。 5、碳纤维（ ） A 、由化学沉积方法制成。 B 、轴向强度较径向强度低。 C 、强度性能可保持到3000℃以上。 D 、由先纺丝后碳化工艺制成。 6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在：（ ） A 、120℃以下 B 、180℃以下 C 、250℃以下 D 、250℃以上 7、碳纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响，原因之一是（ ） A、环氧树脂吸湿变脆。 B、水起增塑剂作用，降低树脂玻璃化温度。 C、环氧树脂发生交联反应。 D、环氧树脂发生水解反应。 8、玻璃纤维（） A、由SiO2玻璃制成。 B、在所有纤维中具有最高的比弹性模量。 C、其强度比整块玻璃差。 D、价格贵、应用少。 9、生产锦纶纤维的主要原料有（） A、聚碳酸酯。 B、聚丙烯腈。 C、尼龙。 D、聚丙烯。 10、晶须（） A、其强度高于相应的本体材料。 B、长径比一般小于5。 C、直径为数十微米。 D、含有很少缺陷的长纤维。 11、对玻璃纤维和聚酰胺树脂构成的复合材料命名不正确的是（）。 A．玻璃纤维聚酰胺树脂复合材料B．玻璃纤维/聚酰胺树脂复合材料 C．聚酰胺材料D．聚酰胺基玻璃纤维复合材料 12、目前，复合材料使用量最大的增强纤维是（）。 A．碳纤维B．氧化铝纤维C．玻璃纤维D．碳化硅纤维13、目前，复合材料使用量最大的民用热固性树脂是（）。 A．环氧树脂 B．不饱和聚酯 C．酚醛树脂 D．尼龙14．聚合物基复合材料制备的大体过程不包括（） A．预浸料制造B．制件的铺层 C．固化及后处理加工D．干燥 15、有关环氧树脂，说法正确的是（） A、含有大量的双键 B、使用引发剂固化 C、使用胺类固化剂固化 D、属于热塑性塑料 二、判断题(20分，每题2分)【得分：】 1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（） 2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（） 3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（） 4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（） 5、复合材料具有可设计性。（） 6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（） 7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（） 复合材料习题 第一章 一、判断题：判断以下各论点的正误。 1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（?） 2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（?） 3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（?） 4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（?） 5、复合材料具有可设计性。（?） 6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（?） 7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（?） 8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（?） 二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。 1、金属基复合材料通常（B、D） A、以重金属作基体。 B、延性比金属差。 C、弹性模量比基体低。 D、较基体具有更高的高温强度。 2、目前，大多数聚合物基复合材料的使用温度为（B） A、低于100℃。 B、低于200℃。 C、低于300℃。 D、低于400℃。 3、金属基复合材料的使用温度范围为（B） A、低于300℃。 B、在350-1100℃之间。 C、低于800℃。 D、高于1000℃。 4、混杂复合材料（B、D） A、仅指两种以上增强材料组成的复合材料。 B、是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料。 C、总被认为是两向编织的复合材料。 D、通常为多层复合材料。 5、玻璃钢是（B） A、玻璃纤维增强Al基复合材料。 B、玻璃纤维增强塑料。 C、碳纤维增强塑料。 D、氧化铝纤维增强塑料。 6、功能复合材料（A、C、D） A、是指由功能体和基体组成的复合材料。 B、包括各种力学性能的复合材料。 C、包括各种电学性能的复合材料。 D、包括各种声学性能的复合材料。 7、材料的比模量和比强度越高（A） A、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 、制作同一零件时自重越大、刚度越大。B． C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 三、简述增强材料（增强体、功能体）在复合材料中所起的作用，并举例说明。 填充：廉价、颗粒状填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸钙粉末。 增强：纤维状或片状增强体，提高复合材料的力学性能和热性能。效果取决于增强体本身的力学性能、形态等。例：TiC颗粒增强SiN复合材料、碳化钨/钴复合材料，切割工具；碳/碳复合材 纖維與複合材料題庫 1.請說明在纖維製品行銷管道中目前最為通行之方式，並說明為何會採 用此種模式？ 2.請說明在天然纖維(Nature Fibers)中之植物纖維以何種纖維材料之成 本最低，並且請列舉此種纖維之終端用途? 3.請說明何謂人造纖維(Artificial Fibers)？並請列舉五種生產量最多之 人造纖維及其常採用之紡絲方式？另請列舉此五種纖維之終端用途? 4.請說明何謂無機纖維(Inorganic Fibers)？並請列舉三種生產量最多之 無機纖維及其常採用之紡絲方式與終端用途? 5.請說明在天然纖維中之羊毛纖維(Wool Fiber)，若要製作高級不會有皺 摺之西裝(Suit)應該採用以何種纖維來做混紡最為便宜，且配合何種織物結構?並除製作西裝以外另請列舉三種終端用途? 6.請說明內政部頒布之服飾標示基準中，針對西裝應該有何種內容之標 示項目(Care Label)? 並說明其洗標之涵義？ 7.請說明在高科技紡織品之工業用紡織品(Industrial Textiles)之定義及 其三種終端用途及其所強調之性質? 8.請說明在CFRP之拉伸實驗中，狗骨頭形狀與長方形之樣本在拉伸前 需加以何種處理?若未經此前處理過程會有何種負面效益? 9.請說明塑膠、橡膠、複合材料與纖維之主要不同點，並且列舉每種產 品之三種終端用途? 10.請依照纖維、紗、織物、染色整理加工與成衣製作之觀點，說明一般 之防彈衣與羊毛背心有何差異處？ 11.請依照纖維、紗、織物、染色整理加工與成衣製作之觀點，說明一般 之雨傘布與運動杉有何差異處？ 12.請列舉五種家用紡織品(Home Textiles)所使用之纖維、紗、織物及依 序排列其附加價值？ 13.請以纖維型態之觀點，舉例說明五種不同之五種纖維型態(需備註英 文)種類，並說明其所使用之附加價值與終端用途? 14.請說明在染色整理加工中，所針對纖維、紗、織物之加工成本何者最 低？為什麼？且說明不同之應用時機？ 15.請以紗型態之觀點，舉例說明五種不同之紗(Yarn)型態(需備註英文) 種類，並說明其所使用之附加價值與終端用途? 16.在高科技紡織品中，請列舉其所適用之五種奈米原料種類及其功能？ 並說明其製作方法？ 17.請定義何謂奈米複合材料？並說明奈米複合材料(Nano Polymer Composites)之結構、組成與功能如何？ 18.請定義何謂材料的一次與二次功能？並請舉例說明材料的二次功 能？ 、填空题： 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有光， 电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚合 度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示为 增强体与基体的互补。（ppt-复合材料，15 页） 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）； （3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高分 子材料的制备主要有以下三种基本类型： ①功能小分子固定在骨架材料上； ②大分子材料的功能化； ③已有功能高分子材料的功能扩展； 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977 年，美国化学家MacDiarmid ，物理学家Heeger 和日本化学家Shirakawa 首次发现掺杂碘的聚乙炔具 有金属的导电特性，并因此获得2000 年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释 1.高分子的柔顺性 复合材料概论 王荣国武卫莉谷万里主编 复习 第一章总论 复合材料定义：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；在复合材料中通常有一个相为连续相，称为基体，另一相为分散相，陈伟增强材料。 生产量较大，适用面广，性能相对较低的为常用复合材料，高精尖的为先进复合材料。 复合材料的命名：玻璃纤维环氧树脂复合材料、玻璃/环氧复合材料，玻璃纤维复合材料，环氧树脂复合材料，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。 常用的分类方法： 1．按增强材料形态分类（连续纤维复合、短纤维复合、颗粒复合、编织复合） 2．按增强材料纤维种类分类（玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维、混合）3．按基体材料分类（聚合物基、金属基、无机非金属基） 4．按材料作用分类（结构复合材料、功能复合材料） 复合材料的共同特点： 1．可综合发挥各组成材料的优点 2．可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造（最大特点！！） 3．可制成所需的任意形状的产品 聚合物基复合材料的主要性能： 1．比强度、比模量大 2．耐疲劳性能好 3．减震性能好 4．过载时安全性能好 5．具有多种功能性 6．良好的加工工艺性 金属基复合材料的主要性能 1．高比强度、比模量 2．导热导电性能优良 3．热膨胀系数小、尺寸稳定 4．良好的高温性能 5．耐磨性好 6．良好的疲劳性能 7．不吸潮、不老化、气密性好 陶瓷基复合材料的主要性能：强度高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下抗磨损性能好、耐化学腐蚀性优良、热膨胀系数和相对密度较小；断裂韧性低，限制其为结构材料使用。 复合材料力学性能取决于增强材料的性能、含量和分布，取决于基体材料的性能和含量 第二章复合材料的基体材料 1 基体材料是金属基复合材料的主要组成，起着固结增强物、传递和承受各种载荷（力热电）的作用。 2 金属基：铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、铜与铜合金、锌合金、铅、钛铝、镍铝金属间化合物等 3 在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用是以充分发挥增强纤维的性能为主，基体本身应与纤维有良好的相容性和塑性，而并不要求基体本身有很高的强度。 1.复合材料的分类方法？ 复合材料的分类方法也很多。常见的有以下几种。 按基体材料类型分类聚合物基复合材料以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制成的复合材料。 金属复合材料以金属为基体制成的复合材料，如铝墓复合材料、铁基复合材料等。 无机非金属基复合材料以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。 按增强材料种类分类 玻璃纤维复合材料。 碳纤维复合材料。 有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料。 金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料。 陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、翩纤维等)复合材料。 此外，如果用两种或两种以上的纤维增强同一基体制成的复合材料称为“混杂复合材料”。混杂复合材料可以看对免戈趁两种或多种单一纤维复合材料的相互复合，即复合材料的“复合材料”。 按增强材料形态分类 连续纤维复合材料作为分散相的纤维，每根纤维的两个端点都位于复合材料的边界处。 短纤维复合材料短纤维无规则地分散在基体材料中制成的复合材料。 粒状填料复合材料微小颗粒状增强材料分散在基体中制成的复合材料。 编织复合材料以平面二维或立体三维纤维编织物为增强材料与基体复合而成的复合材料。 按用途分类 复合材料按用途可分为结构复合材料和功能复合材料。 2.举例说明复合材料在现代工业中的应用？ <1>建筑工业中，复合材料广泛应用于各种轻型结构房屋，建筑装饰、卫生洁具、冷却塔、储水箱、门窗及其门窗构件、落水系统和地面等。 <2>化学工业中，复合材料主要应用于防腐蚀管、罐、泵、阀等。 <3>交通运输方面，如汽车制造业中，复合材料主要应用于各种车身结构件、引擎罩、仪表盘、车门、底板、座椅等；在铁路运输中用于客车车厢、车门窗、水箱、卫生间、冷藏车、储藏车、集装箱、逃生平台等。 一.填空题: 1. 玻璃钢材料由(基材)与(增强材料)组成,其中(各类树脂)与(凝胶材料)为玻璃钢得常用基材。 2.常见可以拉制成纤维得玻璃种类主要分为(无碱玻璃)、(中碱玻璃)、(高碱玻璃)、(高强玻璃), 其中(无碱玻璃纤维)就是应用最多得玻纤。 3. 连续玻璃纤维纺织制品就起产品形态而言可分为(纱线)(织物)两大类别。 4、预浸料得制备方式可分为(湿法)(干法)及(粉末法)。 5、结构胶粘剂一般以(热固性树脂)为基体,以(热塑性树脂)或(弹性体)为增韧剂,配以固化剂等组成。 6、按照材料成分分类主要分为(环氧树脂胶粘剂)(聚酰亚胺胶粘剂)(酚醛树脂胶粘剂)(硅酮树脂胶粘剂)。 7、玻璃钢制品得生产过程可大致分为(定型)(浸渍)(固化)三个要素。 8、环氧树脂就是分子中含有两个或两个以上(环氧基团)得一类高分子化合物。 9、按适用于玻璃钢手糊成型得模具结构形式分为:(单模)及(敞口式对模)。 10、叶片制造常用得基体树脂有(不饱与聚酯树脂),(环氧乙烯基树脂)及(环氧树脂)三类。 二、名词解释: 1. 热固性树脂:这种树脂在催化剂及一定得温度、压力作用下发生不可逆得化学反应,就是线性有机聚合物链相互交联后形成得三维结构体。 2. 预浸料:将定向排列得纤维束或织物浸涂树脂基体,并通过一定得处理后贮存备用得中间材料。 3. 不饱与聚酯树脂:就是由饱与得或不饱与得(二元醇)与饱与得及不饱与得(二元酸或酸酐)缩聚而成得线性高分子化合物。 4.单位面积质量:一定大小平板状材料得质量与它得面积之比。 5、含水率:在规定条件下测得得原丝或制品得含水量。即试样得湿态质量与干态质量得差数与湿态质量得比值,用百分率表示。 6、拉伸断裂强度:在拉伸试验中,试样单位面积或线密度所承受得拉伸断裂强力。单丝以Pa为单位,纱线以N/tex为单位。 7、弹性模量:物体在弹性限度内,应力与其应变得比例数。有拉伸与压缩弹性模量(又称杨氏弹性模量)、剪切与弯曲弹性模量等,以Pa(帕斯卡)为单位。 8、偶联剂:能在树脂基体与增强材料得界面间促进或建立更强结合得一种物质。 9、片状模塑料:由树脂、短切或未经短切得增强纤维以及细粒状填料(有时不加填料),经充分混合而制成一种厚度一般为1mm ～25 mm得薄片状中间制品,能在热压条件下,进行模塑或层压。 10、纤维体积含量:纤维体积与复合材料得总体积之比。 . 精选文本 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：P c = P m V m + P r V r 可用于各种复合材料的性能估计。（ ） 14、纤维长度 l < l c 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。（ ） 17、玻纤是晶态玻璃制成的细丝，其晶粒尺寸约30 m 。（ ） 18、单晶Al 2O 3f 仅有一种晶态结构，即：a -Al 2O 3。（ ） 19、多晶Al 2O 3f 仅有一种晶体结构，即： -Al 2O 3。（ ） 20、B f 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SiC f 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、Ni 3Al 属于Berthollide 型金属间化合物。（ ） 26、Cu 3Au 、Fe 3Al 、Ti 3Al 、Ni 3Al 都是Kurnakov 型金属间化合物。（ ） 27、体积分数相同时，SiC w 的增强效果优于SiC p 。（ ） 28、体积分数相同时，SiC w 的增强效果不如SiC p 。（ ） 29、体积分数相同时，SiC w 的增强效果与SiC p 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、B f /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PRMMC 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。（ ） 复合材料题库 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】 一. 填空题： 1．玻璃钢材料由（基材）与（增强材料）组成，其中（各类树脂）和（凝胶材料）为玻璃钢的常用基材。 2．常见可以拉制成纤维的玻璃种类主要分为（无碱玻璃）、（中碱玻璃）、（高碱玻璃）、（高强玻璃），其中（无碱玻璃纤维）是应用最多的玻纤。 3．连续玻璃纤维纺织制品就起产品形态而言可分为（纱线）（织物）两大类别。 4. 预浸料的制备方式可分为（湿法）（干法）及（粉末法）。 5. 结构胶粘剂一般以（热固性树脂）为基体，以（热塑性树脂）或（弹性体）为增韧剂，配以固化剂等组成。 6. 按照材料成分分类主要分为（环氧树脂胶粘剂）（聚酰亚胺胶粘剂）（酚醛树脂胶粘剂）（硅酮树脂胶粘剂）。 7. 玻璃钢制品的生产过程可大致分为（定型）（浸渍）（固化）三个要素。 8. 环氧树脂是分子中含有两个或两个以上（环氧基团）的一类高分子化合物。 9. 按适用于玻璃钢手糊成型的模具结构形式分为：（单模）及（敞口式对模）。 10. 叶片制造常用的基体树脂有（不饱和聚酯树脂），（环氧乙烯基树脂）及（环氧树脂）三类。 二.名词解释： 1．热固性树脂：这种树脂在催化剂及一定的温度、压力作用下发生不可逆的化学反应，是线性有机聚合物链相互交联后形成的三维结构体。 2．预浸料：将定向排列的纤维束或织物浸涂树脂基体，并通过一定的处理后贮存备用的中间材料。 3．不饱和聚酯树脂：是由饱和的或不饱和的（二元醇）与饱和的及不饱和的（二元酸或酸酐）缩聚而成的线性高分子化合物。 4．单位面积质量：一定大小平板状材料的质量和它的面积之比。 5. 含水率：在规定条件下测得的原丝或制品的含水量。即试样的湿态质量和干态质量的差数与湿态质量的比值，用百分率表示。 6. 拉伸断裂强度：在拉伸试验中，试样单位面积或线密度所承受的拉伸断裂强力。单丝以Pa为单位，纱线以N/tex为单位。 7. 弹性模量：物体在弹性限度内，应力与其应变的比例数。有拉伸和压缩弹性模量（又称杨氏弹性模量）、剪切和弯曲弹性模量等，以Pa（帕斯卡）为单位。 8. 偶联剂：能在树脂基体与增强材料的界面间促进或建立更强结合的一种物质。 9. 片状模塑料：由树脂、短切或未经短切的增强纤维以及细粒状填料（有时不加填料），经充分混合而制成一种厚度一般为1mm ～25 mm的薄片状中间制品，能在热压条件下，进行模塑或层压。 10. 纤维体积含量：纤维体积与复合材料的总体积之比。 复合材料习题 第五章 一、判断题 1、陶瓷基复合材料的制备过程大多涉及高温，因此仅有可承受上述高温的增强材料才可被用于制备陶瓷基复合材料。（√） 2、化学气相浸渍法（CVI）是一种用于多孔预制体的化学气相沉积。（√） 3、在碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷复合材料的压制阶段，碳化硅晶须取向于垂直于压轴方向。（√） 4、Y2O3加入到ZTA（zirconia toughening alumina）中是为了促进相变形成单斜晶体。（?） 5、陶瓷复合材料中，连续纤维的增韧效果远远高于颗粒增韧的效果。（√） 6、玻璃陶瓷是含有大量微晶体的陶瓷。（?） 7、陶瓷基复合材料的最初失效往往是陶瓷基体的开裂。（√） 1、所有的天然纤维是有机纤维，所有的合成纤维是无机纤维。（?） 2、聚乙烯纤维是所有合成纤维中密度最低的纤维。（√） 3、玻璃纤维是晶体，其晶粒尺寸约20μm。（?） 4、氧化铝纤维仅有δ-Al2O3晶体结构。（?） 5、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的丝芯上形成的。（√） 6、PAN是SiC纤维的先驱体。（?） 7、纤维表面处理是为了使纤维表面更光滑。（?） 8、Kevlar纤维具有负的热膨胀系数。（?） 9、石墨纤维的含碳量、强度和模量都比碳纤维高。（√） 1、C f/C是目前唯一可用于温度高达2800℃的高温复合材料，但必须是在非氧化性气氛下。（√） 2、C f/C的制备方法与MMC的制备方法相类似，如液态法、固态法等。（?） 3、C f/C已在航空航天、军事领域中得到了广泛应用，这主要是因为其价格便宜、工艺简便易行，易于推广应用。（?） 4、单向增强和三维增强的C f/C的力学与物理性能（热膨胀、导热）为各向同性。（?） 5、一般沉积碳、沥青碳以及树脂碳在偏光显微镜下具有相同的光学特征，即各向同性。（?） 6、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同，在高压下，它们的焦化率可以提高到90%。（√） 7、采用硼类添加剂，如B2O3、B4C等，C f/C的抗氧化温度可提高到600℃左右。 高分子基复合材料 Polymer Matrix Composite Materials 课程编号：07370380 学分：2 学时：30 (其中：讲课学时：30 实验学时：0 上机学时：0) 先修课程：材料科学导论、高分子化学、大学物理 适用专业：高分子材料与工程、复合材料与工程 教材：《聚合物复合材料》黄丽主编，中国轻工业出版社，2012.01 第二版开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务 高分子基复合材料是建立在数学、物理学、化学等课程知识的基础上，为材料科学与工程专业学生开设的一门专业方向课，其性质为选修。 通过本课程的学习，旨在让学生获得复合材料的有关基本理论和基本知识，为拓宽学科方向和今后从事相关研究和工作奠定必要的基础。其主要任务是使学生具备下列知识和能力： 1.熟悉复合材料的常用基体材料和常用增强材料结构与性能； 2.初步掌握聚合物基、碳基、纤维增强复合材料的种类和基本性能； 3.能够根据实际要求合理设计材料，从微观或亚微观水平上选定合适的基体和 增强体或功能体； 4.依靠复合材料设计知识，确定合适的表面处理技术和成型工艺； 5.了解先进复合材料的发展概况。 二、课程的基本内容及要求 第1章绪论 1. 教学内容 （1）.复合材料的发展史 （2）.复合材料的定义、命名及分类 （3）.复合材料的特性 （4）.对高性能复合材料的期望及开发现状 2. 学习要求 （1）.了解复合材料的发展简史 （2）.掌握复合材料的概念、分类及命名规则 （3）.理解复合材料的特性及发展趋势 3. 重难点 掌握复合材料的定义及特性既是本章的重点，也是难点 第2章基体材料 1. 教学内容 （1）.概述 （2）.聚合物基体 （3）.金属基体 （4）.陶瓷基体 （5）.碳基体 2. 学习要求 （1）.理解基体的概念 （2）.掌握基体在复合材料材料中的作用及对复合材料性能的影响（3）.了解复合材料中常用的基体类型 （4）.掌握聚合物基体的特性 3. 重难点 （1）.重点是熟悉复合材料中基体的类型及各类基体的特性（2）.难点是掌握几种常用聚合物基体的制备原理和工艺 第3章复合材料的增强材料 1. 教学内容 （1）.玻璃纤维 （2）.碳纤维 （3）.有机高分子纤维 （4）.陶瓷纤维 （5）.金属纤维 （6）.晶须 （7）.粉体增强材料 2. 学习要求 （1）.理解增强材料在复合材料中的作用 （2）.理解各类增强材料增强原理 （3）.掌握常用增强材料的制备工艺 3. 重难点 （1）.重点是理解各类型增强材料的增强机制和特点 （2）.难点是掌握几种常用增强材料的制备工艺 第4章纤维复合材料及其制造方法 1. 教学内容 （1）.聚合物基复合材料 考试中心填写：中南林业科技大学课程考试试卷月日年 考试用 分钟；考试时间：120；试卷编号：卷复合材料概论课程名称： 院级 班业 学专 分）3分，共30一、填空题（每题评卷人复 查人得分 基复合材料．按基体材料进行分类，可将复合材料分为基复合材料、1 )线以及无机非金属基复合材料。此过超。 和2．碳纤维复合材料具有良好的摩阻特性和减摩特性，是因为碳纤维具有 得不应用最为广泛。3．玻璃纤维常用有机铬络合物作为偶联剂，其中题答作基体树脂，是因为其具有良好的耐火性、自熄4．汽车的内部装饰件常采用(线 订性、低烟性和低毒性。装效应，使得复合材料具有良好的抗震能力。5．由于界面具有 6. 金属基复合材料构件的使用性能要求是选择金属基体材料最重要的依据，例如，航空航天工业选择轻金属如、、合金作为基体。 7.聚酰胺用玻璃纤维增强后，耐水性、耐热性以及力学性能得到很大的提高，唯一的缺点是 变差了。 8.酚醛树脂分子结构中含大量苯环与极性羟基，使得分子链的刚性、 差，因此酚醛树脂硬度和脆性较大。 9.用纤维布增强陶瓷基制得的复合材料，在纤维布二维方向上的性能，垂直于纤维布方向上的性能。 10.若结构要求有很好的低温工作性能，可选用低温下不脆化的纤维作为增强材料。 二、选择题（每题3分，共30分） 得分评卷人复查人 。））下列哪一项不是聚合物基复合材料普遍具有的特点（1（． A.减震性能好 B.比强度大 C.过载时安全性好 D.耐老化性能好 （2）在1500℃以下强度随温度的升高而增加，超过此温度，强度随稳定的升高而下降，直到1900℃后趋于稳定，而模量随温度的升高而不断增加，这是（）。 A.玻璃纤维 B.硼纤维 C.芳纶纤维 D.石墨 纤维 （3）以下环氧树脂中，具有化学稳定性高，耐紫外线和大气老化性能好，且具有自熄性的是（）。 阅读文章，回答问题。 碳纤维复合材料 ①2018年11月6日，两年一度的珠海航展上，中俄合作研制的280座远程宽体客机CR929，以1：1的展示样机首次亮相国际航展。在这款最新一代的大型飞机上，复合材料的使用比例有望．．超过50%。同样，在去年5月5日首飞的C919大客机上，使用的复合材料占到飞机结构重量的12%。这里的复合材料，主要就是碳纤维复合材料。 ②碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必 不可少的战略基础材料。它不存在腐蚀生锈的问题。由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量，因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的卫星、火箭等宇宙飞行器，噪音小，质 量小，动力消耗少，可节约大量燃料。 ③碳纤维还是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具 实现“轻量化”的完美材料。航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多，新一代大型民用客机空客A380和波音787使用了约为50%的碳纤维复合材料。这使飞机机体的结构重量减轻了20%，比同类飞机可节省20%的燃油，从而大幅降低了运行成本、减少二氧化碳排放。碳 纤维作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大。它的重量仅相当 于钢材的20%到30%，硬度却是钢材的10倍以上。所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的社会效益。 ④随着航空航天、汽车轻量化、风电、轨道交通等行业领域对碳 纤维的需求爆发，碳纤维工业应用开始进入规模化生产。业内预测， 预计到2020年，全球碳纤维需求量将超过16万吨，到2025年，将超过33万吨。面对如此巨大而重要的市场，国内企业既要通过掌握 关键技术来实现碳纤维的稳定批量生产和大规模工程化应用，同时也要瞄准国产新一代碳纤维及其复合材料及早研发和布局，2016年2月15日，中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。2018年2月，中国完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线，这标志着我国已经牢牢站稳全球高端碳纤维市场的一席之地。 101．阅读选文第①段和第③段，回答问题。 （1）选文第①段加点词“有望”能删去？请说出理由。 （2）选文第③段画线句运用了哪些说明方法？有何作用？ 102．随着科学技术的发展，请你设想一下生活中将会有哪些碳纤维 复合材料的产品。 【答案】 101．（1）不能删去，“有望”是有希望的意思，说明“在这款最新 一代的大型飞机上，复合材料的使用比例”未来有希望超过“50%”，该词体现了说明文语言的准确性和科学性。 （2）列数字、作比较，具体准确地说明了碳纤维作为汽车材料，最 大的优点是质量轻、强度大。 102．碳纤维复合材料制成的羽毛球拍、登山器械等体育休闲用品； 汽车、地铁等交通工具；以及碳纤维复合材料制成的衣服、家具等日 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，则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分离的现象。（?） 7、混合法则可用于任何复合材料的性能估算。（?） 8、纤维长度l复合材料概论考试B.doc
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