復(fù)合材料總思考題和參考題答案

1、復(fù)合材料概論總思考題 復(fù)合材料概論總思考題一．復(fù)合材料總論 一．復(fù)合材料總論1. 1.什么是復(fù)合材料？復(fù)合材料的主要特點(diǎn)是什么？ 什么是復(fù)合材料？復(fù)合材料的主要特點(diǎn)是什么？①?gòu)?fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。②1）組元之間存在著明顯的界面；2）優(yōu)良特殊性能；3）可設(shè)計(jì)性；4)材料和結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一2. 2.復(fù)合材料的基本性能（優(yōu)點(diǎn)）是什么？——請(qǐng)簡(jiǎn)答 復(fù)合材料的基本性能（優(yōu)點(diǎn)）是什么？——請(qǐng)簡(jiǎn)答 6

2、 個(gè)要點(diǎn) 個(gè)要點(diǎn)（1）比強(qiáng)度，比模量高（2）良好的高溫性能（3）良好的尺寸穩(wěn)定性（4）良好的化學(xué)穩(wěn)定性（5）良好的抗疲勞、蠕變、沖擊和斷裂韌性（6）良好的功能性能3. 3.復(fù)合材料是如何命名的？如何表述？舉例說(shuō)明。 復(fù)合材料是如何命名的？如何表述？舉例說(shuō)明。 4 種命名途徑 種命名途徑①根據(jù)增強(qiáng)材料和基體材料的名稱(chēng)來(lái)命名，如碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料②(1) 強(qiáng)調(diào)基體：酚醛樹(shù)脂基復(fù)合材料（2）強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)體：碳纖維復(fù)合材料（3）基體與增強(qiáng)體并用

3、：碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料（4）俗稱(chēng)：玻璃鋼4.常用不同種類(lèi)的復(fù)合材料 常用不同種類(lèi)的復(fù)合材料(PMC (PMC，MMC MMC，CMC) CMC)各有何主要性能特點(diǎn)？ 各有何主要性能特點(diǎn)？使用溫度材料硬度強(qiáng)度耐老化性能導(dǎo)熱性能耐化學(xué)腐蝕性能生產(chǎn)工藝難易程度生產(chǎn)成本5. 5.復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)層次分幾類(lèi)，各表示什么？在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)層次如何，各包 復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)層次分幾類(lèi)，各表示什么？在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中

4、的設(shè)計(jì)層次如何，各包括哪些內(nèi)容？ 括哪些內(nèi)容？ 3 個(gè)層次 個(gè)層次答：1、一次結(jié)構(gòu)：由集體和增強(qiáng)材料復(fù)合而成的單層材料，其力學(xué)性能決定于組分材料的力學(xué)性能、相幾何和界面區(qū)的性能；二次結(jié)構(gòu)：由單層材料層復(fù)合而成的層合體，其力學(xué)性能決定于單層材料的力學(xué)性能和鋪層幾何三次結(jié)構(gòu)：指通常所說(shuō)的工程結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性能決定于層合體的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)幾何。2、①單層材料設(shè)計(jì)：包括正確選擇增強(qiáng)材料、基體材料及其配比，該層次決定單層板的性能；②鋪層設(shè)

5、計(jì)：包括對(duì)鋪層材料的鋪層方案作出合理安排，該層次決定層合板的性能；③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：最后確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸。6. 6.試分析復(fù)合材料的應(yīng)用及發(fā)展。 試分析復(fù)合材料的應(yīng)用及發(fā)展。答：①20 世紀(jì) 40 年代，玻璃纖維和合成樹(shù)脂大量商品化生產(chǎn)以后，纖維復(fù)合材料發(fā)展成為具有工程意義的材料。至 60 年代，在技術(shù)上臻于成熟，在許多領(lǐng)域開(kāi)始取代金屬材料。②隨著航空航天技術(shù)發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)材料要求比強(qiáng)度、比模量、韌性、耐熱、抗環(huán)境能力和加工性能都好。針

6、對(duì)不同需求，出現(xiàn)了高性能樹(shù)脂基先進(jìn)復(fù)合材料，標(biāo)志在性能上區(qū)別于一般低性能的常用樹(shù)脂基復(fù)合材料。以后又陸續(xù)出現(xiàn)金屬基和陶瓷基先進(jìn)復(fù)合材料。③經(jīng)過(guò) 60 年代末期使用，樹(shù)脂基高性能復(fù)合材料已用于制造軍用飛機(jī)的承力結(jié)構(gòu)，今年來(lái)又逐步進(jìn)入其他工業(yè)領(lǐng)域。④70 年代末期發(fā)展的用高強(qiáng)度、 高模量的耐熱纖維與金屬?gòu)?fù)合， 特別是與輕金屬?gòu)?fù)合而成金屬基復(fù)合.. ..PMC60~250℃低較高差差好成熟最低MMC400~600℃高較高中好差居中居中CMC（

7、陶瓷基）1000~1500℃最高較高優(yōu)一般好最復(fù)雜最高力學(xué)性能耐熱性能價(jià)格韌性成型收縮率比較好80℃低差中優(yōu)秀120-180℃中差--好小比較好>180℃低差大4. 4.熱塑性樹(shù)脂與熱固性樹(shù)脂相比，在性能方面上有何特點(diǎn) 熱塑性樹(shù)脂與熱固性樹(shù)脂相比，在性能方面上有何特點(diǎn)? 列表比較 列表比較形態(tài)特征 形態(tài)特征凝聚態(tài)特征 凝聚態(tài)特征制品可重復(fù)用 制品可重復(fù)用工藝操作 工藝操作力學(xué)性能 力學(xué)性能使用溫度 使用溫度抗老化性能 抗老化性能5

8、. 5.陶瓷和玻璃陶瓷的區(qū)別？晶態(tài)和非晶態(tài) 陶瓷和玻璃陶瓷的區(qū)別？晶態(tài)和非晶態(tài)陶瓷： 陶瓷：相組成包括晶相、玻璃箱和氣孔相；燒成溫度一般較玻璃材料低；絕大多數(shù)呈各項(xiàng)異性；機(jī)械性能好（耐磨、抗折強(qiáng)度高、但一般陶瓷彈性系數(shù)低） 、介電性能好、耐化學(xué)腐蝕；如傳統(tǒng)陶瓷，配方則有石英、長(zhǎng)石、粘土構(gòu)成。玻璃陶瓷：晶相和玻璃相復(fù)合材料，也叫微晶玻璃。一般都是由玻璃再加工制成。也就是說(shuō)，通過(guò)特殊熱處理或者特殊燒結(jié)（比如 CO2激光熔融） 、制造工藝，在

9、玻璃機(jī)制中生長(zhǎng)出晶體。玻陶的特點(diǎn)是玻璃和陶瓷性能的兼容，所以應(yīng)用空間大。三．復(fù)合材料的增強(qiáng)材料★（重點(diǎn)） 三．復(fù)合材料的增強(qiáng)材料★（重點(diǎn)）1. 1.玻璃纖維的分類(lèi)如何？玻璃纖維的化學(xué)性能如何？ 玻璃纖維的分類(lèi)如何？玻璃纖維的化學(xué)性能如何？答：一.1.以玻璃原料成分分類(lèi)，主要用于連續(xù)玻璃纖維的分類(lèi)，一般以不同的含堿量來(lái)區(qū)分。 （1）無(wú)堿玻璃纖維（E 玻纖） 。目前，國(guó)內(nèi)規(guī)定其堿金屬氧化物含量不大于0.5%，國(guó)外一般為1%左右。 （2）中堿

10、玻璃纖維（C 玻纖） ：堿金屬氧化物含量在 11.5%—12.5%之間。（3）有堿玻璃（A 玻璃） ：類(lèi)似于窗玻璃及玻璃瓶的鈉鈣玻璃； （4）特種玻璃纖維。2.以單絲直徑分類(lèi)。玻璃纖維單絲呈圓柱形，以其直徑的不同可以分成幾種：粗纖維：30µm;初級(jí)纖維 20µm；中級(jí)纖維：10—20µm；高級(jí)纖維：3—10µm（亦稱(chēng)紡織纖維） 。對(duì)于單絲直徑小于 4µm 的玻璃纖維稱(chēng)為超細(xì)纖維。3.以纖

11、維外觀分類(lèi)。 有連續(xù)纖維， 其中有無(wú)捻粗紗及有捻粗紗 （用于紡織） 、 短切纖維、 空心玻璃纖維、玻璃粉及磨細(xì)纖維等。4.以纖維特性分類(lèi)。根據(jù)纖維本身具有的性能可分為：高強(qiáng)玻璃纖維、高模量玻璃纖維、 耐高溫玻璃纖維、耐堿玻璃纖維、耐酸玻璃纖維、普通玻璃纖維（指無(wú)堿及中堿玻璃纖維） 。二.玻璃纖維的化學(xué)性能①玻璃纖維除對(duì)氫氟酸、濃堿、濃磷酸外，對(duì)所有化學(xué)藥品和有機(jī)溶劑都有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。②中堿玻璃纖維對(duì)酸的穩(wěn)定性是較高的， 但對(duì)水的穩(wěn)定

12、性是較差的； 無(wú)堿玻璃纖維耐酸性較差， 但耐水性較好；③中堿玻璃纖維和無(wú)堿玻璃纖維，從弱堿液對(duì)玻璃纖維強(qiáng)度的影響看，二者的耐堿性相接近。④溫度對(duì)玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性有很大影響， 在 100℃以下時(shí)，穩(wěn)定每升高 10℃，纖維在介質(zhì)侵蝕下的破壞速度增加.. ..熱塑性聚合物 熱塑性聚合物線性（或者有支鏈的線性）結(jié)晶和無(wú)定型可溶可熔，可反復(fù)加工成型高溫高壓下進(jìn)行，但是周期短高斷裂韌性劣勢(shì)劣勢(shì)熱固性聚合物 熱固性聚合物三維網(wǎng)狀無(wú)定型不溶不熔，一