复合材料考试重点.doc

填空1 强度 材料在外力作用下抵抗永久形变或断裂的能力。2 比强度 材料极限强度与密度的比值。3 模量 材料在弹性变形阶段，应力与应变成正比例关系，比例系数为模量。4 比模量 模量与密度的比值。5 复合后的产物为固体时才称为复合材料，若复合产物为液体或气体时就不称为复合材料。6 用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。7 按基体材料分类 聚合物基复合材料 金属基复合材料 无机非金属基复合材料8 按材料作用分类 结构复合材料 功能复合材料9 连续纤维增强金属基复合材料，在复合材料中纤维起着主要承载作用。10 水泥混凝土制品在压缩强度、热能等方面具有优异的性能，但抗拉伸强度低，破坏前的许用应变小，通过用钢筋增强后，一直作为常用的建筑材料。11 在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。12非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。13 铁、镍元素在高温时能有效地促使碳纤维石墨化，破坏了碳纤维的结构，使其丧失了原有的强度，做成的复合材料不可能具备高的性能。14 结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。15 连续纤维增强金属基复合材料一般选用纯铝或含合金元素少得单相铝合金，而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具有高强度的铝合金。16 用于1000以上的高温金属基复合材料的基体材料主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物，较成熟的是镍基、铁基高温合金。17 无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。18 水泥基材呈碱性，对金属纤维可起保护作用，但对大多数矿物纤维是不利的。19 常用的陶瓷基体主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。20 复合材料中的基体有三种主要的作用：把纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响。21 降解指聚合物主链的断裂，它导致相对分子质量下降，使材料的物理力学性能变坏。 交联是指某些聚合物交联过度而使聚合物变硬、发脆，使物理力学性能变坏。22 热固性树脂分类 不饱和聚酯树脂 环氧树脂 酚醛树脂23 不饱和聚酯树脂是指有线性结构的，主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。24 应用最广泛的交联剂是苯乙烯。25 引发剂一般为有机过氧化物，它的特性通常用临界温度和半衰期来表示。 临界温度是指有机过氧化合物具有引发活性的最低温度；半衰期是指是给定的温度条件下，有机过氧化物分解一般所需要的时间。26 凡是含有二个以上环氧基的高聚物统称为环氧树脂。27热塑性聚合物是指具有线型或支链型结构的那一类有机高分子化合物，这类聚合物可以反复受热软化（或熔化），而冷却后变硬。28 无碱玻璃纤维（E玻纤）最大的特点是电性能好，因此也把它称作电器玻璃。29 当纤维存放一段时间后，会出现强度下降的现象，称为纤维的老化。30 玻璃纤维的疲劳一般是指纤维强度随施加负荷时间的增加而降低的情况。31 玻璃纤维织物的品种很多，主要有玻璃纤维布、玻璃纤维毡、玻璃纤维带等。32 碳纤维的制造方法可分为两种类型，即气相法和有机纤维碳化法。33 制作碳纤维的主要原料有三种：人造丝、聚丙烯腈纤维、沥青。34 碳化硅纤维的制造方法主要有两种：化学气相沉积法和烧结法。35 硼纤维是一种将硼元素通过高温化学气相法沉积在钨丝表面制成的高性能增强纤维。36 晶须分为陶瓷晶须和金属晶须两类，用作增强材料的主要是陶瓷晶须。37 对于聚合物基复合材料，其界面的形式可以分成两个阶段：第一阶段是基体与增强纤维的接触与浸润过程；第二阶段是聚合物的固化阶段。38 界面结合力又可分为宏观结合力和微观结合力，前者主要指材料的几何因素，如表面的凹凸不平、裂纹、空隙等所产生的机械铰合力；后者包括化学键和次价键，这两种键的相对比例取决于组成成分及其表面性质。39 金属基纤维复合材料的界面结合可以分成 物理结合 溶解和浸润结合 反应结合。40 物理结合是指借助材料表面的粗糙形态而产生的机械铰合，以及借助基体收缩应力包紧纤维时产生的摩擦结合。41 表面处理就是在增强材料表面涂覆上一种称为表面处理剂的物质，这种表面处理剂包括浸润剂及一系列偶联剂和助剂等物质，以利于增强材料与基体间形成一个良好的粘结界面，从而达到提高复合材料各种性能的目的。42 玻璃纤维与树脂的界面粘结性不好，故常采用偶联剂涂层的方法对纤维表面进行处理。43材料的烧蚀是指材料在高温时，表面发生分解，引起气化，于此同时吸收热量，达到冷却的目的。 43 疲劳破坏是指材料在交变负荷作用下，逐渐形成裂缝，并不断扩大而引起的低应力破坏。44 金属基复合材料的种类，按基体分类：铝基复合材料、镍基复合材料、钛基复合材料。45对于像燃气轮机零件这类用途，必须采用更加耐热的镍、钴、铁基材料。46 陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀及重量轻等许多优良的性能，但它同时也具有致命的弱点，即脆性。47 韧化陶瓷的途径：往陶瓷材料中加入起增韧作用的第二相而制成陶瓷基复合材料即是一种重要方法。48 陶瓷材料除了形成各种晶体结构以外，有些还可形成原子或离子排列没有周期性规律的非晶态物质。49 陶瓷基复合材料中德增强体通常也成为增韧体，可分为 纤维、晶须和颗粒三类。50 单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料的显著特点是它具有各向异性，即沿纤维长度方向上的纵向性能要大大高于其横向性能。51 由于晶须具有长径比，因此当其含量较高时，因其桥架效应而使致密化变得困难，从而引起了密度的下降并导致性能的下降。52 晶须的增强增韧效果好，但含量高时会使致密度下降，颗粒可克服晶须的这一弱点但其增强增韧效果却不如晶须。53 泥浆烧铸法 这种方法是在陶瓷泥浆中把纤维分散，然后浇铸在石膏模型中。54 热压烧结法 将长纤维切短，然后分散并与基体粉末混合，再用热价烧结的方法即可制得高性能的复合材料。55 在混凝土中，水和水泥拌成的水泥浆是起胶结作用的组成部分。56 砂石集料在混凝土中起着骨架作用，因此一般把它称之为骨料。57 水泥混凝土制品在压缩强度，热性能等方面具有优异的性能，但耐拉伸能力差，破坏前的许用应变小，为克服这些缺点，采用的方法之一是掺入纤维材料。58 降低混凝土的刚性，提高其柔性，降低抗压强度与抗折强度的比值要借助于向混凝土中掺加外加剂，在大多数情况下是掺加聚合物。59 碳/碳复合材料是由碳纤维或各种碳织物增强碳，或石墨化的树脂碳以及化学气相沉积碳所形成的复合材料，是具有特殊性能的新型工程材料，也被称为碳纤维增强碳复合材料。简答1复合材料定义复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中德，两相之间存在着相界面。分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。2 交联剂作用不饱和聚酯分子链中含有不饱和双键，因而在热得作用下通过这些双键，大分子链之间可以交联起来，变成体型结构。但是，这种交联产物很脆，没有什么优点，无实用价值。因此，在实际中经常把线型不饱和机制溶于烯类单体中，使聚酯中德双键间发生共聚合反应，得到体型产物，以改善固化后树脂的性能。3 不饱和聚酯树脂的固化特点不饱和聚酯树脂的的固化是一个放热反应，其过程可分为以下三个阶段：1）胶凝阶段 从加入促进剂后到树脂变成凝胶状态的一段时间。这段时间对于玻璃钢制品的成型工艺起决定性作用，是固化过程最重要的阶段。2）硬化阶段 硬化阶段是从树脂开始到胶凝到一定硬度，能把制品从模具上取下为止的一段时间。3）完全固化阶段 通常在室温下进行，在后处理之前，室温至少要放置24小时，这段时间越长，制品吸水率越小，性能越好。4 玻璃纤维的结构微晶结构假说认为，玻璃是由硅酸块或二氧化硅的“微晶子”组成，在“微晶子”之间由硅酸块过冷溶液所填充。网络结构假说认为，玻璃是由二氧化硅的四面体，铝氧三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络，网络间的空隙有Na、K、Ca、Mg等阳离子所填充。5 玻璃纤维高强的原因及影响因素玻璃纤维比玻璃的强度高很多，这是因为玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产生的机会减少。此外，玻璃纤维的断面较小，随着断面的减小，使微裂纹存在的几率也减少，从而使纤维强度增高。直径小得玻璃纤维强度比直径粗的纤维强度高的原因是由于表面微裂纹尺寸和数量较小，从而减少了应力集中，使纤维具有较高的强度。影响因素：1）玻璃纤维的拉伸强度随直径变细而拉伸强度增加；2）拉伸强度也与纤维的长度有关，随着长度增加拉伸强度显著下降；3）纤维强度与玻璃的化学成分关系密切；4）存放时间对纤维强度的影响；5）施加负荷时间对纤维强度的影响6）玻璃纤维成型方法和成型条件对强度也有很大影响。6碳纤维的结构及影响因素碳纤维的结构决定于原丝结构和碳化工艺。真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构，而是属于乱层石墨结构。在乱层石墨结构中，石墨层片时基本的结构单元，若干层片组成的微晶堆砌成直径数十纳米、长度数百纳米的原纤，原纤则构成了碳纤维单丝，其直径约数微米。纤维中的缺陷如结构不匀、直径变异、微孔、裂缝或沟槽、气孔、杂质等是影响碳纤维强度的重要因素。7 什么是界面，包含哪些组成部分，界面效应复合材料的界面是指机体与增强物之间化学成分有显著变化的，构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。它包含了机体和增强物的部分原始接触面、基体与增强物相互作用生成的反应产物、此产物与基体及增强物上的氧化物及它们的反应产物等。界面的几种效应1） 传递效应 界面能传递力，即将外力传递给增强物，祈祷基体和增强物之间桥梁的作用。2） 阻断效应 结合适当的界面有住址裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。3） 不连续效应 在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象。4） 散射和吸收效应 光波、声波、热弹性波、冲击波等再界面产生散射和吸收。5） 诱导效应 一种物质的表面结构使另一种与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象。8什么是界面浸润理论，化学键理论，物理吸附理论界面浸润理论 填充剂被液体树脂良好浸润是极其重要的，因浸润不良会在界面上产生空隙，易使应力集中而使复合材料发生开裂，如果完全浸润，则基体与填充剂间的粘结强度将大于基体的内聚强度。化学键理论 处理增强剂表面的偶联剂应既含有能与增强剂起化学作用的官能团，又含有能与树脂基体起化学作用的官能团，由此在界面上形成共价键结合。物理吸附理论 增强纤维与树脂基体之间的结合是属于机械铰合和基于次价键作用的物理吸附。偶联剂的作用主要是促进基体与增强纤维表面完全浸润。9 什么是聚合物基复合材料，基体和纤维的作用聚合物基复合材料是以有机聚合物为基体，连续纤维为增强材料组合而成的。纤维的高强度、高模量的特性使它成为理想的承载体。基体材料由于粘结性能好，把纤维牢固地粘结起来。同时，基体又能使载荷均匀分布，并传递到纤维上去，并允许纤维承受压缩和剪切载荷。纤维和基体之间的良好的复合显示了各自的优点，并能实现最佳结构的设计，具有许多优良特性。10 手糊过程手糊工艺是聚合物基复合材料制造中最早采用和最简单的方法。其工艺过程是先在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止。然后在一定压力作用下加热固化成型，或利用树脂体系固化时放出的热量固化成型，最后脱模得到复合材料制品。11 什么是颗粒增强复合材料，基体作用颗粒增强复合材料是指弥散的硬质增强相得体积超过20%的复合材料，而不包括那种弥散质点体积比很低的弥散强化金属。基体的作用在于传递载荷和便于加工。硬质增强相造成的对基体的束缚作用能阻止基体屈服。12 硼纤维选择铝合金作为基体是由于铝合金具有良好的综合性能良好的综合性能是指良好的结合能力，较高的断裂韧性，较强的阻止在纤维断裂或劈裂处的裂纹扩展能力；较强的抗腐蚀性，较高的强度等。对于高温下使用的复合材料，还要求基体具有较好的抗蠕变性和抗氧化性。此外，基体应能熔焊或钎焊，而对于某些应用还要求基体能采用复合蠕变成型技术。13 纤维增强陶瓷基复合材料增韧机理裂纹扩展遇到纤维时会受阻，这样要使裂纹进一步扩展就必须提高外加应力。当外加应力进一步提高时，由于机体与纤维间的界面的离解，同时又由于纤维的强度高于基体的强度，从而使纤维可以从基体中拔出。当拔出的长度达到某一临界值时，会使纤维发生断裂。因此裂纹的扩展必须克服由于纤维的加入而产生的拔出功和纤维断裂功，这使得材料的断裂更为困难，从而起到了增韧的作用。实际材料断裂过程中，纤维的断裂并非发生在同一裂纹平面，这样主裂纹还将沿纤维断裂位置的不同而发生裂纹转向。这也同样会使裂纹的扩展阻力增加，从而使韧性进一步提高。14 界面结合强度界面结合强度直接影响了复合材料的韧化机制和韧化效果。界面强度过高，晶须将与基体一起断裂，限制了晶须的拔出，因而也就减小了晶须拔出机制对韧性的贡献。但另一方面，界面强度的提高有利于载荷的转移，因而提高了强化效果。界面强度过低，则使晶须的拔出功减小，这对韧化和强化都不利，因此界面强度存在一个最佳值。论述1 影响玻璃纤维化学稳定性的因素及方法1）玻璃纤维的化学成分中碱玻璃纤维对酸的稳定性是较高的，但对水德稳定性是较差的；无碱玻璃纤维耐酸性较差，但耐水性较好；中碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维，从弱碱液对玻璃纤维强度的影响看，二者的耐碱性相接近。二氧化硅含量多能提高玻璃纤维的化学稳定性，而碱金属氧化物则会使化学稳定性降低。2）纤维表面情况对化学稳定性的影响玻璃是一种非常好的耐腐蚀材料，但拉制成玻璃纤维后，其性能远不如玻璃。这主要是由于玻璃纤维的比表面积大所造成的。3）侵蚀介质体积和温度对玻璃纤维化学稳定性的影响温度对玻璃纤维的化学稳定性有很大影响，在100以下时，温度每升高10，纤维在介质侵蚀下呗破坏速度增加50%