(整理)复合材料学题目
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3、不饱和聚酯固化需要哪些添加剂？
固化剂---乙烯、苯乙烯、丁二烯等单体
引发剂---过氧化物（加热固化）
4）.与金属基复合的纤维
目的：提高浸润性，抑制化学反应。
•CF、BF与金属反应活性高，化学相容性差；
•氮化物、碳化物纤维反应活性较低；
•Al2O3反应活性最低。
措施：
•降低复合温度，减少高温停留时间。
•涂覆隔离层。如CF、BF表面涂SiC。
•镀覆金属层，改善浸润性。如Al2O3纤维镀Cu、Ni等。
10、玻璃纤维表面处理机制
陶瓷基: 1000～1500℃
6、复合材料设计特点
性能可设计性强（可调因素多）
材料设计与结构设计相关联
性能预测性差
没有考虑界面结合的影响，预测性很差。
7、复合材料设计有哪三个层次？
单层设计---微观力学方法
层合体设计---宏观力学方法
产品结构设计---结构力学方法
8、复合材料的设计包括哪些内容？
单层材料的性能
这种复合材料是各向同性的。
其强化效果与粒子直径、体积分数有关，质点尺寸越小体积分数越高，强化效果越好。
4、纤维增强复合材料的复合原则？
1增强纤维的强度和弹性模量应比基体材料的高。
2基体与纤维之间要有一定的粘结力，并具有一定的强度。
3纤维所占体积分数、长度、长度和直径比(L/d)等必须满足
一定要求，通常纤维体积分数越高、越长、越细，增强效果越好。
4纤维与基体之间的线膨胀系数相匹配。
5纤维与基体之间有良好的相容性。
5、什么叫做界面？
相与相之间的交界面。即两相间的接触表面
复合材料中基体与增强材料之间的结合面。此结合面是基体和增强材之间发生相互作用和相互扩散而形成的。
6、界面结合方式有哪些类型？
I、机械结合：借助增强纤维表面凹凸不平的形态而产生的
1、复合材料的定义
复合材料——由两种或两种以上，物理化学性质不同的物质组合而成的多相固体材料，并具有复合效应。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
2、复合材料的组成
复合材料的组成相：
增强相----纤维、晶须、颗粒。（不连续相）
基体相----金属、陶瓷、聚合物。（连续相）
取决于增强相、基体相和结合界面的力学性能，增强相的含量、分布方向等。
设计内容包括正确选择原料的种类和配比。
层合体的性能
取决于单层材料的力学性能和铺层方法（厚度、纤维交叉方式、顺序等）。
设计内容包括：对铺层方案作出合理的安排。
产品结构性能
取决于层合体的力学性能、结构几何、组合与连接方式。
设计内容：最终确定产品结构的形状、尺寸、连接方法等。
1、影响复合材料性能的因素？
工艺因素
基体和增强材料的性能
增强材料的形状、含量、分布
增强材料与基体的界面结合、结构
2、复合材料的增强机制有哪些？
复合材料的增强体主要有三种形式：颗粒、纤维和晶须
增强机理可分为颗粒增强原理、纤维增强原理和混杂增强原理
3、什么叫弥散强化？
将粒子高度弥散地分布在基体中，使其阻碍导致塑性变形的位错运动(金属基体)和分子链运动(聚合物基体)。
水泥基
换能热电、光电、声电等
阻尼吸声
导电导磁
屏蔽
摩擦磨耗
Fra Baidu bibliotek烧蚀
4、复合材料的性能特点
性能：取决于基体相、增强相种类及数量，其次是它们的结合界面、成型工艺等。
1、主要取决于增强相的性能
⑴.比强度比刚度高
⑵.冲击韧性和断裂韧性高
⑶.耐疲劳性好
⑷.减震性
⑸.热膨胀系数小
2、取决于基体相的性能
⑴、硬度
陶瓷基>金属基>树脂基
⑵、耐热性
树脂基: 60～250℃
金属基: 400～600℃
陶瓷基: 1000～1500℃
⑶、耐自然老化
陶瓷基>金属基>树脂基
⑷、导热导电性
金属基>陶瓷基>树脂基
⑸、耐蚀性
陶瓷基和树脂基>金属基
⑹、工艺性及生产成本
陶瓷基>金属基>树脂基
5、不同基体复合材料的适用温度范围
树脂基: 60～250℃
金属基: 400～600℃
R ---可与聚合物交联的基团。如不饱和双键、氨基、环氧、巯基等。
X ----可与玻纤表面醚化的活性基团。如：-Cl、-OH、-COOH、-OCH3、-OC2H5。
2）.碳纤维
氧化法----提高表面粗糙度和极性。
沉积法---- CVD沉积碳晶须。
电聚合法----接枝高分子支链
3）．芳纶等有机纤维
等离子处理，使苯环氧化成-COOH、-OH；或接枝聚合生成高分子支链。
-COOH、-OCH3、-OC2H5。
1、复合材料的基体材料选择时主要考虑哪些方面？
强度、刚度等力学性能，只作一般性考虑。
两者相容性，环境适应性，工艺性，重点考虑。
2、举几个热固性树脂和热塑性树脂的实例。
⑴.不饱和聚酯树脂
(2)、环氧树脂
(3)酚醛树脂
⑴．聚丙烯
⑵.聚酰胺（尼龙）
(3)．聚碳酸酯
(4)．聚砜
1）改变增强材料表面性质。
2）向基体内添加特定的元素。
3）在增强材料的表面施加涂层。
9、不同基体的复合材料怎样选择界面处理方式？
1）．玻璃纤维
GF成分为SiO2，表面吸水后成-OH，可与含-OH、－COOH、-Cl的偶联剂反应成醚键结合。
偶联剂通式：R - M–X
M ---中心离子Cr+3、Si+4、Ti+3等高价金属离子。
机械铰合和基体与纤维之间的摩擦阻力形成。
II、溶解与浸润结合：液态金属对增强纤维的侵润，而产生的作用力，作用范围只有若干原子间距大小。
III、反应结合：基体与纤维之间形成界面反应层。
IV、混合结合：上述三种形式的混合结合方式。
7、界面特征是指什么
界面厚度、残余应力、界面能、结合强度
8、怎样控制界面特征影响复合材料性能？
GF成分为SiO2，表面吸水后成-OH，可与含-OH、
－COOH、-Cl的偶联剂反应成醚键结合。
偶联剂通式：R - M–X
M ---中心离子Cr+3、Si+4、Ti+3等高价金属离子。
R ---可与聚合物交联的基团。如不饱和双键、氨基、环氧、
巯基等。
X ----可与玻纤表面醚化的活性基团。如：-Cl、-OH、
增强相：一般具有很高的力学性能（强度、弹性模量），及特殊的功能性。其主要作用是承受载荷或显示功能。
基体相：保持材料的基本特性，如硬度、耐磨、耐热性等。主要作用是将增强相固结成一个整体，起传递和均衡应力的作用。
3、比较结构复合材料和功能复合材料
树脂基< 250℃
金属基< 600℃
陶瓷基< 1500℃
碳/碳～3000℃
固化剂---乙烯、苯乙烯、丁二烯等单体
引发剂---过氧化物（加热固化）
4）.与金属基复合的纤维
目的：提高浸润性，抑制化学反应。
•CF、BF与金属反应活性高，化学相容性差；
•氮化物、碳化物纤维反应活性较低；
•Al2O3反应活性最低。
措施：
•降低复合温度，减少高温停留时间。
•涂覆隔离层。如CF、BF表面涂SiC。
•镀覆金属层，改善浸润性。如Al2O3纤维镀Cu、Ni等。
10、玻璃纤维表面处理机制
陶瓷基: 1000～1500℃
6、复合材料设计特点
性能可设计性强（可调因素多）
材料设计与结构设计相关联
性能预测性差
没有考虑界面结合的影响，预测性很差。
7、复合材料设计有哪三个层次？
单层设计---微观力学方法
层合体设计---宏观力学方法
产品结构设计---结构力学方法
8、复合材料的设计包括哪些内容？
单层材料的性能
这种复合材料是各向同性的。
其强化效果与粒子直径、体积分数有关，质点尺寸越小体积分数越高，强化效果越好。
4、纤维增强复合材料的复合原则？
1增强纤维的强度和弹性模量应比基体材料的高。
2基体与纤维之间要有一定的粘结力，并具有一定的强度。
3纤维所占体积分数、长度、长度和直径比(L/d)等必须满足
一定要求，通常纤维体积分数越高、越长、越细，增强效果越好。
4纤维与基体之间的线膨胀系数相匹配。
5纤维与基体之间有良好的相容性。
5、什么叫做界面？
相与相之间的交界面。即两相间的接触表面
复合材料中基体与增强材料之间的结合面。此结合面是基体和增强材之间发生相互作用和相互扩散而形成的。
6、界面结合方式有哪些类型？
I、机械结合：借助增强纤维表面凹凸不平的形态而产生的
1、复合材料的定义
复合材料——由两种或两种以上，物理化学性质不同的物质组合而成的多相固体材料，并具有复合效应。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
2、复合材料的组成
复合材料的组成相：
增强相----纤维、晶须、颗粒。（不连续相）
基体相----金属、陶瓷、聚合物。（连续相）
取决于增强相、基体相和结合界面的力学性能，增强相的含量、分布方向等。
设计内容包括正确选择原料的种类和配比。
层合体的性能
取决于单层材料的力学性能和铺层方法（厚度、纤维交叉方式、顺序等）。
设计内容包括：对铺层方案作出合理的安排。
产品结构性能
取决于层合体的力学性能、结构几何、组合与连接方式。
设计内容：最终确定产品结构的形状、尺寸、连接方法等。
1、影响复合材料性能的因素？
工艺因素
基体和增强材料的性能
增强材料的形状、含量、分布
增强材料与基体的界面结合、结构
2、复合材料的增强机制有哪些？
复合材料的增强体主要有三种形式：颗粒、纤维和晶须
增强机理可分为颗粒增强原理、纤维增强原理和混杂增强原理
3、什么叫弥散强化？
将粒子高度弥散地分布在基体中，使其阻碍导致塑性变形的位错运动(金属基体)和分子链运动(聚合物基体)。
水泥基
换能热电、光电、声电等
阻尼吸声
导电导磁
屏蔽
摩擦磨耗
Fra Baidu bibliotek烧蚀
4、复合材料的性能特点
性能：取决于基体相、增强相种类及数量，其次是它们的结合界面、成型工艺等。
1、主要取决于增强相的性能
⑴.比强度比刚度高
⑵.冲击韧性和断裂韧性高
⑶.耐疲劳性好
⑷.减震性
⑸.热膨胀系数小
2、取决于基体相的性能
⑴、硬度
陶瓷基>金属基>树脂基
⑵、耐热性
树脂基: 60～250℃
金属基: 400～600℃
陶瓷基: 1000～1500℃
⑶、耐自然老化
陶瓷基>金属基>树脂基
⑷、导热导电性
金属基>陶瓷基>树脂基
⑸、耐蚀性
陶瓷基和树脂基>金属基
⑹、工艺性及生产成本
陶瓷基>金属基>树脂基
5、不同基体复合材料的适用温度范围
树脂基: 60～250℃
金属基: 400～600℃
R ---可与聚合物交联的基团。如不饱和双键、氨基、环氧、巯基等。
X ----可与玻纤表面醚化的活性基团。如：-Cl、-OH、-COOH、-OCH3、-OC2H5。
2）.碳纤维
氧化法----提高表面粗糙度和极性。
沉积法---- CVD沉积碳晶须。
电聚合法----接枝高分子支链
3）．芳纶等有机纤维
等离子处理，使苯环氧化成-COOH、-OH；或接枝聚合生成高分子支链。
-COOH、-OCH3、-OC2H5。
1、复合材料的基体材料选择时主要考虑哪些方面？
强度、刚度等力学性能，只作一般性考虑。
两者相容性，环境适应性，工艺性，重点考虑。
2、举几个热固性树脂和热塑性树脂的实例。
⑴.不饱和聚酯树脂
(2)、环氧树脂
(3)酚醛树脂
⑴．聚丙烯
⑵.聚酰胺（尼龙）
(3)．聚碳酸酯
(4)．聚砜
1）改变增强材料表面性质。
2）向基体内添加特定的元素。
3）在增强材料的表面施加涂层。
9、不同基体的复合材料怎样选择界面处理方式？
1）．玻璃纤维
GF成分为SiO2，表面吸水后成-OH，可与含-OH、－COOH、-Cl的偶联剂反应成醚键结合。
偶联剂通式：R - M–X
M ---中心离子Cr+3、Si+4、Ti+3等高价金属离子。
机械铰合和基体与纤维之间的摩擦阻力形成。
II、溶解与浸润结合：液态金属对增强纤维的侵润，而产生的作用力，作用范围只有若干原子间距大小。
III、反应结合：基体与纤维之间形成界面反应层。
IV、混合结合：上述三种形式的混合结合方式。
7、界面特征是指什么
界面厚度、残余应力、界面能、结合强度
8、怎样控制界面特征影响复合材料性能？
GF成分为SiO2，表面吸水后成-OH，可与含-OH、
－COOH、-Cl的偶联剂反应成醚键结合。
偶联剂通式：R - M–X
M ---中心离子Cr+3、Si+4、Ti+3等高价金属离子。
R ---可与聚合物交联的基团。如不饱和双键、氨基、环氧、
巯基等。
X ----可与玻纤表面醚化的活性基团。如：-Cl、-OH、
增强相：一般具有很高的力学性能（强度、弹性模量），及特殊的功能性。其主要作用是承受载荷或显示功能。
基体相：保持材料的基本特性，如硬度、耐磨、耐热性等。主要作用是将增强相固结成一个整体，起传递和均衡应力的作用。
3、比较结构复合材料和功能复合材料
树脂基< 250℃
金属基< 600℃
陶瓷基< 1500℃
碳/碳～3000℃