复合材料复习题

复习问题高分子复合材料基本概念增强材料在外力作用下抵抗永久变形或断裂的能力。2极限强度与比强度材料密度的比率。在弹性变形阶段，材料的应力和应变与模量成正比，比例系数就是模量。4比模量与密度之比。复合材料仅在复合产品为固体时才被称为复合材料，如果复合产品为液体或气体，则不称为复合材料。6由两种或多种纤维增强的同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。7基体材料对聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料的分类8按材料作用功能复合材料对结构复合材料的分类9连续纤维增强金属基复合材料，其中纤维起主要承载作用。基体在连续纤维增强金属基复合材料中的主要作用应该是充分发挥增强纤维的性能。11不连续增强金属基复合材料，基体是主要载体，基体的强度对不连续增强金属基复合材料有决定性的影响。铁和镍元素能有效促进碳纤维在高温下的石墨化，破坏碳纤维的结构，使其失去原有的强度。由铁和镍制成的复合材料不能具有高性能。结构复合材料的基体可大致分为轻金属基体和耐热合金基体。14连续纤维增强金属基复合材料通常使用纯铝或含少量合金元素的单相铝合金，而颗粒和晶须增强金属基复合材料使用高强度铝合金。用于1000以上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，较成熟的是镍基和高温合金。复合材料的界面效应包括传递效应、阻隔效应、不连续效应、散射和吸收效应以及诱导效应。常用的陶瓷基板主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。复合材料中的基体有三个主要功能：将纤维粘合在一起；在纤维之间分配载荷；保护纤维免受环境影响。降解是指聚合物主链的断裂，这导致相对分子质量的降低和材料物理和机械性能的恶化。交联是指一些聚合物的过度交联，这使得聚合物变得硬而脆，并使物理和机械性能恶化。20热固性树脂分类不饱和聚酯树脂环氧树脂酚醛树脂不饱和聚酯树脂是指一类在主链上具有线性结构、重复酯键和不饱和双键的聚合物。最广泛使用的交联剂是苯乙烯。引发剂通常是有机过氧化物，其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物具有引发活性的最低温度。半衰期是指在给定温度下有机过氧化物分解通常所需的时间。所有含有两个以上环氧基团的聚合物统称为环氧树脂。热塑性聚合物是指一种具有线性或支化结构的有机高分子化合物，可通过加热反复软化(或熔化)，冷却后硬化。26无碱玻璃纤维(E-glass fiber)的特点是具有良好的电性能，因此也称为电玻璃。当纤维储存一段时间后，强度会下降，这称为纤维老化。玻璃纤维的疲劳通常是指纤维强度随着加载时间的增加而降低。玻璃纤维织物有很多种，主要包括玻璃纤维布、玻璃纤维毡、玻璃纤维带等。碳纤维的制造方法可分为两种，即气相法和有机纤维碳化法。制造碳纤维的主要原料有三种：人造丝、聚丙烯腈纤维和沥青。制造碳化硅纤维有两种主要方法：化学气相沉积法和烧结法。33硼纤维是通过高温化学气相沉积法在钨丝表面沉积硼元素而制成的一种高性能增强纤维。晶须分为陶瓷晶须和金属晶须对于聚合物基复合材料，界面可分为两个阶段：第一阶段是基体与增强纤维之间的接触和渗透过程；第二阶段是聚合物的固化阶段。界面结合力可分为宏观结合力和微观结合力。前者主要是指材料的几何因素，如表面不平整、裂纹、空洞等产生的机械结合力。后者包括化学键和次级键，其相对比例取决于组成和表面性质。金属基纤维复合材料的界面结合可分为物理结合溶解和渗透结合反应结合。38物理粘合是指由材料表面的粗糙形状产生的机械铰链，以及纤维被基体的收缩应力包裹时产生的摩擦粘合。39表面处理是在增强材料表面涂覆一种称为表面处理剂的物质。这种表面处理剂包括润湿剂、一系列偶联剂、添加剂和其它物质，以促进增强材料和基体之间形成良好的结合界面，从而达到改善复合材料各种性能的目的。玻璃纤维与树脂之间的界面附着力不好，因此通常采用偶联剂涂层对纤维表面进行处理。材料烧蚀是指材料表面在高温下分解，引起气化，同时吸收热量达到冷却的目的。疲劳损伤是指在交变载荷作用下，裂纹逐渐形成和扩展引起的低应力损伤。金属基复合材料的类型按基体分类：铝基复合材料、镍基复合材料和钛基复合材料。对于燃气轮机零件等应用，必须使用更耐热的镍、钴和铁基材料。45陶瓷材料具有许多优异的性能，如耐高温、耐磨、耐腐蚀和重量轻，但它也有一个致命的弱点，即脆性。46增韧陶瓷的方法：在陶瓷材料中加入第二相来制备陶瓷基复合材料是一种重要的方法。除了形成各种晶体结构，一些陶瓷材料还可以形成原子或离子排列不规则的无定形物质。陶瓷基复合材料中的增强体通常也是增韧体，可分为三类：纤维、晶须和颗粒。49单向纤维增韧陶瓷基复合材料的显著特征是其各向异性，即沿纤维长度方向的纵向性能远远高于其横向性能。因为晶须具有纵横比，当其含量高时，由于其桥效应，致密化变得困难，这导致密度降低和性能降低。51晶须具有良好的增强增韧效果，但当其含量较高时，其密度会降低。粒子可以克服晶须的这一弱点，但其增强增韧效果不如晶须。52用热压烧结法将长纤维短切，然后与基体粉末分散混合，再用热价烧结法制备高性能复合材料。碳/碳复合材料是由碳纤维或各种碳纤维织物增强碳，或石墨化树脂碳和化学气相沉积碳形成的复合材料。它们是具有特殊性能的新型工程材料，也称为碳纤维增强碳复合材料。54增强材料常用的表面(涂层)处理方法包括PVD法、化学气相沉积法、电化学法、溶胶-凝胶法等。55塑封料smcmcmc的含义。金属基复合材料简短的回答1复合材料定义复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的物质组成的多相固体材料。在复合材料中，通常有一个称为基体的连续相。另一相是分散相，称为增强材料。分散相以独立的形式分布在整个连续相中，两相之间有相界面。分散相可以是增强纤维，或者可以是粒状或分散的填料。2交联剂的作用不饱和聚酯分子链含有不饱和双键，因此在热的作用下，通过这些双键，大分子链可以交联形成主体结构。然而，这种交联产品非常脆，没有任何优点和实用价值。因此，在实践中，线性不饱和机理经常溶解在烯烃单体中，导致聚酯中德国双键之间的共聚反应，以获得本体产品，从而改善固化树脂的性能。3不饱和聚酯树脂的固化特性不饱和聚酯树脂的固化是一个放热反应，其过程可分为以下三个阶段：1)凝胶化阶段是从加入促进剂的时间到树脂变成凝胶状态的时间。这段时间在玻璃钢制品的成型过程中起着决定性的作用，是固化过程中最重要的阶段。2)硬化阶段硬化阶段是从树脂开始胶凝到一定硬度的一段时间，产品可以从模具中取出。3)完全固化阶段通常在室温下进行。后处理前，室温应保持至少24小时。这段时间越长，产品的吸水率越小，性能越好。玻璃纤维的结构微晶结构假说认为玻璃由硅酸块或二氧化硅的“微晶”组成，在“微晶”之间填充有硅酸块的过冷溶液。网络结构假说认为玻璃是由二氧化硅、三氧化二铝或三氧化二硼四面体组成的不规则三维网络，网络之间的空隙被钠、钾、钙、镁等阳离子填充。玻璃纤维强度高的5个原因及影响因素玻璃纤维的强度远远高于玻璃，因为玻璃纤维减少了玻璃溶液的不均匀性，减少了微裂纹的机会。此外，玻璃纤维的横截面较小，随着横截面的减小，微裂纹的可能性也减小，从而提高了纤维的强度。小直径玻璃纤维的强度高于大直径玻璃纤维的原因是表面微裂纹的尺寸和数量较小，从而降低了应力集中，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着直径的减小而增大；2)抗拉强度也与纤维的长度有关，并且随着长度的增加而显著降低。3)纤维强度与玻璃的化学成分密切相关。4)储存时间对纤维强度的影响；5)加载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有很大影响。碳纤维的结构及其影响因素碳纤维的结构取决于前驱体结构和碳化过程。真正的碳纤维结构不是理想的石墨晶格结构，而是无序的石墨结构。在无序石墨结构中，石墨片层是基本的结构单元。由几个薄片组成的微晶堆积成直径几十纳米、长度几百纳米的原纤维。原纤维形成直径约为几微米的碳纤维单丝。纤维中的缺陷，如结构不均匀、直径变化、微孔、裂纹或凹槽、气孔、杂质等。是影响碳纤维强度的重要因素。什么是界面，它包含什么组件，以及界面效果复合材料的界面是指主体与钢筋之间的化学成分发生显著变化，形成一个相互结合的小区域，并在荷载传递中发挥作用。它包括主体和增强体之间的原始接触表面的一部分、由基体和增强体之间的相互作用产生的反应产物、基体和增强体上的氧化物、它们的反应产物等。界面的几种效应：(1)传递效应界面可以传递力，即外力传递给钢筋，祈求基体和钢筋之间的桥梁效应。(2)结合适当界面的阻隔效应具有裂纹扩展、材料破坏和应力集中缓解的功能。(3)不连续性效应导致界面物理性质和界面摩擦的不连续性。(4)散射和吸收效应光波、声波、热弹性波、冲击波和其他界面渗透理论非常重要，即填料被液态树脂很好地渗透，因为渗透不良会在界面上产生空隙，这容易引起应力集中并使复合材料开裂。如果填料被完全渗透，基体和填料之间的粘结强度将大于基体的粘结强度。根据化学键理论用于处理增强剂表面的偶联剂应该包含能够与增强剂化学反应的官能团和能够与树脂基质化学反应的官能团，从而在界面形成共价键。物理吸附理论加强了纤维与树脂基体之间的结合，属于机械铰链，是基于二级价键作用的物理吸附。偶联剂的作用主要是促进基体的完全渗透和增强纤维表面。聚合物基复合材料、基体和纤维的作用是什么？聚合物基复合材料由作为基体的有机聚合物和作为增强材料的连续纤维组成。纤维的高强度和高模量使其成为理想的载体。基质材料由于其良好的粘合性能而牢固地粘合纤维。同时，基体可以使载荷均匀分布并传递给纤维，使纤维能够承受压缩和剪切载荷。纤维与基体的良好结合显示出各自的优势，并能实现优化结构的设计，具有许多优良的特性。10手粘贴过程手工粘贴是制造聚合物基复合材料最早也是最简单的方法。该工艺过程包括以下步骤：将含有固化剂的树脂混合物涂覆在模具上，根据需要在模具上铺一层切割的纤维织物，用刷子、辊子或刮刀挤压织物以均匀浸渍织物并消除气泡，涂覆树脂混合物并铺第二层纤维织物，重复上述过程直至达到所需厚度。然后在一定压力的作用下加热固化成型，或者利用树脂体系固化时释放的热量固化成型，最后脱模得到复合材料产品。什么是颗粒增强复合材料，基体效应颗粒增强复合材料是指分散的硬质增强相的体积超过20%的复合材料，但不包括分散颗粒体积比非常低的分散增强金属。矩阵的作用是转移负载和促进处理。硬质增强相对基体的结合作用可以防止基体屈服。为什么12硼纤维选择铝合金作为基体硼纤维选择铝合金作为基体，因为铝合金具有良好的综合性能。良好的综合性能指的是良好的粘结能力、较高的断裂韧性以及在纤维断裂或分裂时防止裂纹扩展的较强能力。耐腐蚀性强、强度高等。对于高温下使用的复合材料，还要求基体具有良好的抗蠕变性和抗氧化性。此外，基体应能熔焊或钎焊，对于某些应用，还要求基体能采用复合蠕变成形技术。13纤维增强陶瓷基复合材料的增韧机理当遇到纤维时，裂纹扩展将被阻止，因此必须增加施加的应力以进一步扩展裂纹。当施加的应力进一步增加时，由于主体和纤维之间的界面的分离，并且还因为纤维的强度高于基质的强度，纤维可以从基质中被拉出。当拉出长度达到某一临界值时，纤维将断裂。因此，裂纹扩展必须克服由于纤维的加入而引起的拔出功和纤维断裂功，这使得材料的断裂更加困难，从而起到增韧的作用。在实际的材料断裂过程中，纤维断裂不会发生在同一个裂纹面上，所以主裂纹也会沿着纤维的不同断裂位置改变方向。这也将增加裂纹扩展阻力，从而进一步提高韧性。14界面结合强度界面结合强度直接影响复合材料的增韧机理和增韧效果。如果界面强度太高，晶须将与基体一起断裂，这限制了晶须的提取，从而降低了成本热塑性树脂基复合材料和热固性树脂基复合材料在性能和加工技术上有什么不同？热塑性树脂是指具有线性或支化结构的有机高分子化合物，热固性树脂是主要由不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂等组成的高分子化合物。性能：热塑性树脂高柔韧性、低脆性、良好的加工性能，但刚性、耐热性和尺寸稳定性差；热固性树脂刚性高、耐腐蚀性好、耐热性好、尺寸稳定、不易变形、成型工艺复杂、加工困难。加工工艺：热塑性树脂-受热软化