13年复合材料总思考题

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1、复合材料概论总思考题一.复合材料总论1．什么是复合材料？复合材料的主要特点是什么？所谓复合材料，是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的，各组分间有明显界面且性能优于各组成材料的多相固体材料。复合材料的特点：A复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的界面；B复合材料中各组元不但保持各自的固有特性，而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良特殊性能；C复合材料具有可设计性。可以根据使用条件要求进

2、行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提高工程结构的效能。D材料和结构的统一2．复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点1)比强度，比模量高（强度/密度，模量/密度）2)良好的高温性能3）良好的尺寸稳定性——热膨胀系数下降.石墨纤维增强镁基复合材料中，当石墨纤维的含量达到48%时，复合材料的热膨胀系数为零。4）良好的化学稳定性：聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料具有良好的抗腐蚀性。5)良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性：由于增强体的加入，复合材料的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性等性能得到提高

3、，特别是陶瓷基复合材料的脆性得到明显改善。6)良好的功能性能：包括光、电、磁、热、烧蚀、摩擦及润滑等性能。3．复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。4种命名途径根据增强材料和基体材料的名称来命名;如“增强材料+基体材料”复合材料(1)强调基体即强调了基体材料的种类和特征(酚醛树脂基复合材料、铝合金基复合材料等)(2)强调增强体即强调增强材料的种类和性质（碳纤维复合材料、金属纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等）(3)基体与增强体并用即同时出现基体材料和增强体材料(碳纤维增强环氧树脂复合材料、玻璃纤维增强不

4、饱和聚酯树脂复合材料等。)(4)俗称(玻璃钢就是玻璃纤维增强树脂基复合材料的俗称)4．常用不同种类的复合材料(PMC，MMC，CMC)各有何主要性能特点？注意比较之间的异同点树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料使用温度60~250℃400~1000℃>1000℃材料硬度低高最高耐老化性能差中优导热性能差好一般耐化学腐蚀好差好工艺难易和成本高低工艺成熟，成本最低居中最复杂，成本最高5．复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容？P81、复合材料

5、的三个结构层次2、复合材料设计的三个层次：一次结构——单层材料——微观力学一次结构　à　单层材料设计二次结构——层合体——宏观力学二次结构　à　铺层设计三次结构——产品结构——结构力学三次结构　à　结构设计6．试分析复合材料的应用及发展。二.复合材料的基体材料1．复合材料中聚合物基体的主要作用是什么？1)把纤维粘在一起；2)分配纤维间的载荷；3)保护纤维不受环境影响。6用作基体的理想材料，其原始状态应该是低粘度的液体，并能迅速变成坚固耐久的固体，足以把增强纤维粘住。尽管纤维增强材料的作用是承受载荷，但是基

6、体材料的力学性能会明显地影响纤维的工作方式及其效率。1．选择金属基体的主要原则是什么？①金属基复合材料的使用要求——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。②金属基复合材料组成特点A:连续纤维增强金属基复合材料，纤维是主要承载物体，纤维本身具有很高的强度和模量，而金属基体的强度和模量远远低于纤维。B:连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应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。C:对于非连续增强（颗粒、晶须、短纤维

7、）金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对复合材料具有决定性的影响。因此要获得高性能金属基复合材料必须选用高强度铝合金作为基体，这与连续纤维增强金属基复合材料基体的选择完全不同。③基体金属与增强物的相容性金属基复合材料需要在高温下成型，制备过程中，处于高温热力学非平衡状态下的纤维与金属之间很容易发生化学反应，在界面形成反应层。界面反应层大多是脆性的，当反应层达到一定厚度后，材料受力时将会因界面层的断裂伸长小而产生裂纹，并向周围纤维扩展，容易引起纤维断裂，导致复合材料整体破坏。因此，选择基体时应充分注

8、意与增强物的相容性（特别是化学相容性），并尽可能在复合材料成型过程中抑制界面反应。2．常用的聚合物基体有哪些？三种常用热固性树脂各有何主要特点?各自主要适合于哪种(些)增强纤维?P80聚合物基体的种类-------热固性和热塑性•不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热塑性聚合物等。①聚酯树脂特点工艺性良好，室温下固化，常压下成型，工艺装置简单。树脂固化后综合性能良好，力学性能不如酚醛树脂或环氧树脂。价格比环氧树脂低得多，只