復合材料總思考題和參考題答案

1、復合材料概論總思考題 復合材料概論總思考題一．復合材料總論 一．復合材料總論1. 1.什么是復合材料？復合材料的主要特點是什么？ 什么是復合材料？復合材料的主要特點是什么？①復合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質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）可設計性；4)材料和結構的統(tǒng)一2. 2.復合材料的基本性能（優(yōu)點）是什么？——請簡答 復合材料的基本性能（優(yōu)點）是什么？——請簡答 6

2、 個要點 個要點（1）比強度，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.復合材料是如何命名的？如何表述？舉例說明。 復合材料是如何命名的？如何表述？舉例說明。 4 種命名途徑 種命名途徑①根據增強材料和基體材料的名稱來命名，如碳纖維環(huán)氧樹脂復合材料②(1) 強調基體：酚醛樹脂基復合材料（2）強調增強體：碳纖維復合材料（3）基體與增強體并用

3、：碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料（4）俗稱：玻璃鋼4.常用不同種類的復合材料 常用不同種類的復合材料(PMC (PMC，MMC MMC，CMC) CMC)各有何主要性能特點？ 各有何主要性能特點？使用溫度材料硬度強度耐老化性能導熱性能耐化學腐蝕性能生產工藝難易程度生產成本5. 5.復合材料在結構設計過程中的結構層次分幾類，各表示什么？在結構設計過程中的設計層次如何，各包 復合材料在結構設計過程中的結構層次分幾類，各表示什么？在結構設計過程中

4、的設計層次如何，各包括哪些內容？ 括哪些內容？ 3 個層次 個層次答：1、一次結構：由集體和增強材料復合而成的單層材料，其力學性能決定于組分材料的力學性能、相幾何和界面區(qū)的性能；二次結構：由單層材料層復合而成的層合體，其力學性能決定于單層材料的力學性能和鋪層幾何三次結構：指通常所說的工程結構或產品結構，其力學性能決定于層合體的力學性能和結構幾何。2、①單層材料設計：包括正確選擇增強材料、基體材料及其配比，該層次決定單層板的性能；②鋪層設

5、計：包括對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結構設計：最后確定產品結構的形狀和尺寸。6. 6.試分析復合材料的應用及發(fā)展。 試分析復合材料的應用及發(fā)展。答：①20 世紀 40 年代，玻璃纖維和合成樹脂大量商品化生產以后，纖維復合材料發(fā)展成為具有工程意義的材料。至 60 年代，在技術上臻于成熟，在許多領域開始取代金屬材料。②隨著航空航天技術發(fā)展，對結構材料要求比強度、比模量、韌性、耐熱、抗環(huán)境能力和加工性能都好。針

6、對不同需求，出現(xiàn)了高性能樹脂基先進復合材料，標志在性能上區(qū)別于一般低性能的常用樹脂基復合材料。以后又陸續(xù)出現(xiàn)金屬基和陶瓷基先進復合材料。③經過 60 年代末期使用，樹脂基高性能復合材料已用于制造軍用飛機的承力結構，今年來又逐步進入其他工業(yè)領域。④70 年代末期發(fā)展的用高強度、 高模量的耐熱纖維與金屬復合， 特別是與輕金屬復合而成金屬基復合.. ..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)一般好最復雜最高力學性能耐熱性能價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.熱塑性樹脂與熱固性樹脂相比，在性能方面上有何特點 熱塑性樹脂與熱固性樹脂相比，在性能方面上有何特點? 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)特征制品可重復用 制品可重復用工藝操作 工藝操作力學性能 力學性能使用溫度 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；絕大多數呈各項異性；機械性能好（耐磨、抗折強度高、但一般陶瓷彈性系數低） 、介電性能好、耐化學腐蝕；如傳統(tǒng)陶瓷，配方則有石英、長石、粘土構成。玻璃陶瓷：晶相和玻璃相復合材料，也叫微晶玻璃。一般都是由玻璃再加工制成。也就是說，通過特殊熱處理或者特殊燒結（比如 CO2激光熔融） 、制造工藝，在

9、玻璃機制中生長出晶體。玻陶的特點是玻璃和陶瓷性能的兼容，所以應用空間大。三．復合材料的增強材料★（重點） 三．復合材料的增強材料★（重點）1. 1.玻璃纖維的分類如何？玻璃纖維的化學性能如何？ 玻璃纖維的分類如何？玻璃纖維的化學性能如何？答：一.1.以玻璃原料成分分類，主要用于連續(xù)玻璃纖維的分類，一般以不同的含堿量來區(qū)分。 （1）無堿玻璃纖維（E 玻纖） 。目前，國內規(guī)定其堿金屬氧化物含量不大于0.5%，國外一般為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。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;初級纖維 20µm；中級纖維：10—20µm；高級纖維：3—10µm（亦稱紡織纖維） 。對于單絲直徑小于 4µm 的玻璃纖維稱為超細纖維。3.以纖

11、維外觀分類。 有連續(xù)纖維， 其中有無捻粗紗及有捻粗紗 （用于紡織） 、 短切纖維、 空心玻璃纖維、玻璃粉及磨細纖維等。4.以纖維特性分類。根據纖維本身具有的性能可分為：高強玻璃纖維、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（指無堿及中堿玻璃纖維） 。二.玻璃纖維的化學性能①玻璃纖維除對氫氟酸、濃堿、濃磷酸外，對所有化學藥品和有機溶劑都有良好的化學穩(wěn)定性。②中堿玻璃纖維對酸的穩(wěn)定性是較高的， 但對水的穩(wěn)定

12、性是較差的； 無堿玻璃纖維耐酸性較差， 但耐水性較好；③中堿玻璃纖維和無堿玻璃纖維，從弱堿液對玻璃纖維強度的影響看，二者的耐堿性相接近。④溫度對玻璃纖維的化學穩(wěn)定性有很大影響， 在 100℃以下時，穩(wěn)定每升高 10℃，纖維在介質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）結晶和無定型可溶可熔，可反復加工成型高溫高壓下進行，但是周期短高斷裂韌性劣勢劣勢熱固性聚合物 熱固性聚合物三維網狀無定型不溶不熔，一