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复合材料导论习题集

一、通过本课程的学习，你想从事材料学科的哪个领域研究？你的研究思路和应用领域是什么？试写出研究的方案和计划，及其可行性和前沿性。

答案：根据个人的理解答题，结合所学知识，自由发挥你的想象力二、材料强度的定义及几种常用表征类型？

强度：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。（有多种强度类型）1、屈服强度：材料在外力作用下发牛塑性变形的最小应力叫屈服强度，用OS 表

示。

2、抗拉强度是将试样在拉力机上施以静态拉伸负荷，使其破坏（断裂）吋的载

荷。

3、弯曲强度是指采用简支粱法将试样放在两支点上，在两支点间的试样上施加集

小载荷，使试样变形直至破裂吋的载荷。

4、压缩强度是指在试样上施加压缩载荷至破裂（对脆性材料而言）或产牛屈服现

象（对非脆性材料而言）吋，原单位横截面积上所能承受的载荷。

三、合金钢的制备及其分类和编号:

合金钢是在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有ri地的加入一些元素，如：硅、钮、锯、鎳、钳、餌、钛、铝、硼、锯、错和稀土元素等。使钢的性能进一步提高，以满足不同的需要。

合金钢的分类及编号

I合金钢的分类

1.1按化学成分…低合金钢、屮合金钢、高合金钢。

1.2按含硫、磷多少分…优质钢、高级优质钢。

1.3按用途分…合金结构钢、合金工具钢、特殊钢。

2合金结构钢的编号

原则上采用“二位数字+化学元素符号+数字”表示。当合金元索的质量分数少于 1.5%时，只标元素符号，如果质量分数大于 1.5%、2.5%、3.5%时，贝IJ相应的以2、3、4表示。

四、无机非金属材料定义与分类?

1淀义

无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称O

2 •分类

普通的(传统的)和先进的(新型的)两大类。

(1)传统无机非金属材料

工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥、耐火材料、玻璃、陶瓷、搪瓷、磨料、铸石、碳素材料、非金属矿等。

(2)先进无机非金属材料

20世纪中期以后发展起来的、具有特殊性能和用途的材料。主要有先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。

五、复合材料的应用领域主要有哪些?

(1)在航空、航天方面的应用

由于复合材料的轻质高强持性，使其在航空航天领域得到广泛的应用。在航空方面，主要用作战斗机的机冀蒙皮.机身、垂尾、副翼、水平尾冀、雷达罩、侧壁板、隔框、翼肋和加强筋等主承力构件。

(2)在交通运输方面的应用

由复合材料制成的汽车质量减轻，在相同条件下的耗油量只有钢制汽车的1/4, 而且在受到撞击时复合材料能大幅度吸收冲击能量，保护人员的安全。用复合材料制造的汽车部件较多，如车体、驾驶室.挡泥板.保险杠、引擎罩、仪表盘、驱动轴、板黄等。随着列车速k的不断茲高，火车部件用复合材料来制造是最好的选择。复合材料常被用于制造高速列车的车箱外壳、内装饰材料、整体卫生间、车门窗、水箱等。

(3)在化学工业方面的应用

在化学工业方面，复合材料主要被用于制造防腐蚀制品。聚合物基复合材料具有优异的耐腐蚀性能。例如，在酸性介质中，聚合物基复合材料的耐腐蚀性能比不锈钢优异得多。

(4)在电气工业方面的应用

聚合物基复合材料是一种优异的电绝缘材料，被广泛地用于电机、电工器材的制造，如绝缘板、绝缘管、印刷线路板、电机护环.槽楔、髙压绝缘子、带电操作工具等。(5)在建筑工业方面的应用

玻璃纤维增强的聚合物基复合材料(玻璃钢)具有力学性能优异，隔热、隔声性能良好，吸水率低，耐腐蚀性能好和装饰性能好的特点，因此，它是一种理想的建筑材料。

在建筑上，玻璃钢被用作承力结构、围护结构、冷却塔、水箱、卫生洁具、门窗等。

(6)在机械工业方面的应用

复合材料在机械制造工业中，用于制造各种叶片、风机、各种机械部件如齿轮、皮带轮和防护罩等。

用复合材料制造叫片具力制造容易、质量轻、耐腐蚀等优点，各种风力发电机叶片都是由复合材料制造的。

(7)在体育用品方面的应用

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在体育用品方面，复合材料被用于制造赛车、赛艇、皮艇、划桨.撑杆、球拍、 弓箭、雪橇等。

六、聚合物基体的作用有哪些?

聚合物基体是复合材料的一个必需组分。在复合材料成型过程中，基体经过 复杂的物理、化学变化过程，与增强体系复合成具有一定形状的整体，因而整 体性能直接影响复合材料性能。

%1 将增强体系粘合成整体并使增强体系位置固定，在增强体系间传递载荷，并 使载荷均衡；

%1 基体决定复合材料的一些性能。如复合材料的高温使用性能（耐热性）、横向性 能、剪切性能、耐介质性能（如耐水、耐化学品性能）等；

%1 基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。

%1 基体保护增强体系免受各种破坏。

此外，基体对复合材料的另外一些性能也有重要影响，如纵向拉伸、尤其是压 缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。

七、聚合物基体材料的分类:

用于复合材料的聚合物基体有多种分类方法，如按树脂热行为可分为热固性 及热塑性两类

热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醛砚、聚醛瞇酮等，它们是一 类线形或有支链的固态高分子，可溶可熔，可反复加工成型而无任何化学变化。

热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等，它们在制成 最终产品前，通常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生 化学反应固化后，形成不溶不熔的三维网状高分子，这类基体通常是无定形的。

八、复合材料的增强材料: 在复合材料中，粘结在基体内以改进其机械性能的高强度材料称为增强材料。

增强材料有时也称作增强体、增强剂等。增强材料共分为三类：

1、 纤维及其织物，

纤维在复合材料中起增强作用，是主要承力组分。纤维不仅能使材料显示出 较高

的抗张强度

和刚度，而

且能减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。 复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。纤维可分 为有机纤维和无机纤维

2、 晶须，

晶须（Whiskers ）是在人工控制条件下，以单晶形式生长成的一种纤维。 直径一般为几微米，长几十微米，是一种无缺陷的理想完整晶体。晶须可用作 高性能复合材料的增强材料，以增强金属、陶瓷和聚合物。晶须是目前已知纤 维中强度最高的一