材料化学专业复合材料复习题.doc

复合材料习题及作业

1什么是材料？材料的性能主要指哪些？材料是如何分类的？

答：经过人类劳动取得的劳动对象。

一般把来自采掘工业和农业的劳动对象称为“原料”，把经过工业加工的原料成为“材料”。

材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身所具有的特质或本性；功能是人们对材料的某种期待与要求种可以承担功效，以及承担该功效下的表现或能力。材料的性能主要有物理性能、化学性能、力学性能、工艺性能。

材料按用途可分为：工程材料（主要利用其力学性能制作结构件）和功能材料（主要利用其物理、化学性能或效应制作具有特定功效的器件）

2什么是复合材料？包括哪几相？复合材料

是如何分类的？

答：复合材料：它是将两种或两种以上的材料复合成一体形成的材料，复合材料集中了组成材料的优点，具有综合性能更优异的特点。复合材料是多相材料，主要包括基体相和增强相。

复合材料的分类：1、按基体材料分类, 可分为聚合物基、陶瓷基和金属基复合材料。2、按增强相形状分类，可分为纤维增强复合材料、粒子增强复合材料和层状复合材料。3、按复合材料的性能分类，可分为结构复合材料和功能复合材料。

3复合材料主要有哪些特点？

答：1、比强度和比模量高2、抗疲劳性能好3、减振性能良好

4、高温性能好。

4陶瓷基复合材料作为基体的材料这样有哪些？举例说明。

答:氧化物陶瓷：（1）SiO2二氧化硅（2）A12O3（刚玉）陶瓷

（3） ZrO2陶瓷（4）其它氧化陶瓷

非氧化物陶瓷：（特种陶瓷）（1）氮化物陶瓷（2）碳化物陶瓷（3）硼化物陶瓷5什么是玻璃纤维？什么是碳纤维？玻璃纤维和碳纤维各有什么特点？什么是玻璃钢？玻璃钢有什么应用？

答：碳纤维是一种纤维状碳材料，它是用一些含碳的有机纤维，如尼龙丝、膳纶丝、人造丝等做原料，将这些有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在惰性气氛中，在一定的压强下加强热碳化而成。

碳纤维的特点：①强度高。②模量高。

③ 密度小，比强度高。④ 能耐超高温。 ⑤ 耐低温性能好。⑥ 耐酸性能好。⑦ 热膨胀系数小，导热系数大。⑧防原子

辐射，能使中子减速。⑨导电性能好 材料，它具有质轻、高强、防腐、保温、 绝缘、隔音等诸多优点。

6如何制备碳纤维？举例说明碳纤维制 品？波音727、757飞机主要用哪些纤维 材料？ 答：用人造丝作原料制造碳纤维的工 艺流程如下:人造丝一200〜400 °C 高温 分解一碳化一2700〜3000 °C 石墨化（热 伸）。 PA N 纤维是一种主链为碳的长链聚合 物,链侧有睛基。用它制造碳纤维的工艺 流程如下:P AN 原丝->200〜300°C 预 氧化（空气）一1150 °C 碳化（惰气）一碳纤

维（低模高强）一2 1 00 °C 石墨化一石墨 纤

维（高模高强）。

碳纤维的应用分为三大类体育，航空和工业应用。体育中重要为高尔夫球棒，钓鱼杆和网球拍框架。其它冰球棍，滑雪杖，射箭，自行车，在划船，赛艇，冲浪。

美国于1975年开始成功地在波音727、

737、DC-10上釆用PMC （主要是碳纤维增强的环氧树脂复合材料）制造水平和垂直尾翼等重要部件。例如，727 的水平尾翼重量减轻了26%, 737的水平尾翼重量较之金属结构减轻了29%。

7举例说明复合材料的增强材料有哪些？

答：纤维增强体：纤维：几至几十微米的多晶材料或非晶材料

晶须：约1微米的近单晶或单晶材料

长纤维（玻璃、高熔点金属、碳、硼纤 维、SiC 纤维、A12O3 纤维、S13N4 系纤维、BN 系、A1N 系纤维、芳伦纤维、 陶瓷纤维） （KTw ）、硼酸铝晶须（AlBw ）、氧化锌 8什么是复合材料界面？绘图说明复合 材料界面结构？复合材料界面有哪些效 应？ 答：复合材料的界面指基体与增强物 间化学成分有显著变化的、构成彼此结 合的、能起载荷传递作用的微小区域。

界面机能以下几种效应：（1）阻断效应⑵ 不连续效应（3）散射和吸收效应（4）感应 效应（5）界面结晶效应（6）界面化学效 应晶须 (SiCw 、Si3N4w 、 钛酸钾晶须 晶须（ZnOw ）

（Grw ））

建筑、造船、汽车、冶金、宇航等领域 有哪些应用，举例说明。

答：GFRP 管道和罐车是原油陆上运 输的主要设备。聚酯和环氧GFRP 均可 做输油管和储油设备，以及天然气和汽 油GFRP 罐车和贮槽。建筑业使用

GFRP,主要是代替钢筋，GFRP 板应用 于货栈1. 9玻璃纤维增强塑料(GFRP)在石油、 l=i

1

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的屋顶。在造船业中的应用用

GERP可制造各种船舶，如赛艇、警艇、游艇、碰碰船、交通艇、救生艇、帆船、鱼轮、扫雷艇等。治金中，常接触具腐蚀性介质，因而需要耐腐蚀性容器、管道、泵、阀门等设备，这些均可用聚醋

GFRP、环氧GFRP制造。

宇航工业中，英国首先利用GFRP透波性好的特点，用它来制造飞机上的雷达罩。后来有更多的金属部件被GFRP所代替，如飞机的机身、机翼、螺旋桨、起落架、尾舵、门、窗等。

10指出下列制品采用哪种成形方法：人造革，复合材料制的浴盆，塑料棒，胶片，表面印有文字的塑料瓶，电线电缆包覆层，外形复杂的塑料玩具

答：人造革是加压成形，复合材料制的浴盆是压制成形，塑料棒是注射成形, 胶片是压延成形，表面印有文字的塑料瓶是压延成形，电线电缆包覆层是注射成形，外形复杂

的塑料玩具是吹塑成形11陶瓷制品的生产过程主要包括哪三个阶段？试述粉末注射

成形基本工艺过程。

答：陶瓷制品生产主要包括配料、成形、烧结三个阶段。

粉末注射成形是将塑料注射成形技术引入粉末冶金领域新型粉末冶金近净形成形技术。基本过程是：先将固体粉料与有机粘结剂在一定的温度下混炼成均匀具有粘塑性的流体，经制粒后在加热塑化状态下（〜150°C）用注射成形机注入模膛内固化成形，后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。