复合材料试题B卷及其答案解析

1、2014学年度第一学期课程考试 复合材料本科 试卷（B卷）注意事项：1.本试卷共六大题，满分100分，考试时间90分钟，闭卷，题口.1234567.，8-910号答案案题口、11121314151617181920号答、选择题（30分，每题22. 考前请将密封线内各项信息填写清楚；3. 所有答案必须写在试卷上，做在草稿纸上无效4.考试结束，试卷、草稿纸一并交回题号-三四五六七总分评分人得分B、前者的拉伸强度好D、前者加工更容易B、轴向强度较径向强度低。B、轴向强度较径向强度低D、由先纺丝后碳化工艺制制作同一零件时自塑料的使用温度1.复合材料中的“碳钢”是B、玻璃纤维增强塑料。（）A、玻璃纤维增

2、强A1基复合D、氧化铝纤维增强塑材料。C、碳纤维增强塑料。料。A 2.材料的比模量和比强）度越高、制作同一零件时自重越刚度越大。小、B 制作同一零件时自重越刚度越大。大、制作同一零件时自重越C刚度越小。小、3.在体积含量相同情况下，纳米颗粒与普通颗粒增强塑料复合材料（）A、前者成本低C、前者原料来源广泛4、Kevlar 纤维（）A、由干喷湿纺法制成。C、强度性能可保持到1000 °C以上5、碳纤维（）A、由化学沉积方法制成。C、强度性能可保持到3000 °C以上。 般在:D、250 °C 以上A、120°C 以下 B、180°C 以下 C、25

3、0°C 以下7、碳纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响，原因之一是（）A、环氧树脂吸湿变脆。B、水起增塑剂作用，降低树脂玻璃化温度8、玻璃纤维（ ）A、由SiO2玻璃制成。B、在所有纤维中具有最高的比弹性模量。C、其强度比整块玻璃差。D、价格贵、应用少。9、生产锦纶纤维的主要原料有（）A、聚碳酸酯。B、聚丙烯腊。C、尼龙。D、聚丙烯。10、晶须（）B、长径比一般小于5。D、含有很少缺陷的长纤维A、其强度高于相应的本体材料C、直径为数十微米。11、对玻璃纤维和聚酰胺树脂构成的复合材料命名不正确的是（）A.玻璃纤维聚酰胺树脂复合材料B.玻璃纤维/聚酰胺树脂复合材料C聚酰胺材料D.聚酰胺

4、基玻璃纤维复合材料12、目前，复合材料使用量最大的增强纤维是（）A.碳纤维B.氧化铝纤维C.玻璃纤维D.碳化硅纤维13、目前，复合材料使用量最大的民用热固性树脂是（）。A.环氧树脂B.不饱和聚酯C酚醛树脂D.尼龙14、聚合物基复合材料制备的大体过程不包括（）A.预浸料制造B.制件的铺层C固化及后处理加工D.干燥15、有关环氧树脂，说法正确的是（）A、含有大量的双键B、使用引发剂固化C、使用胺类固化剂固化D、属于热塑性塑料二、判断题（ 20分，每题 2 分） 【得分：1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（）2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（）3、层板复合材料主要是指由颗料增强

5、的复合材料。（）4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（）5、复合材料具有可设计性。（）6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（）7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（）9、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同，在高压下，它们的焦化率可以提高到90% o 10、硼纤维是由三漠化硼沉积到加热的钙丝芯上形成的。（）三、问答题（ 50 分，每题 5 分）【得分： 】1. 选择复合材料用树脂基体时，主要应考虑哪几方面问题？2.环氧树脂和酚醛树脂固化各有什么特点？对制备工艺有什么影响4. 简述芳香族聚酰胺纤维主要优缺点 ?5.说明UHMWP纤维的结构、性能和应用范围7. 在PAN法制备碳纤维的

6、工艺过程中，为什么要进行预氧化、碳化和石墨化三个 过程？8. 复合材料成型时施加压力的主要作用是什么？复合材料为什么要采用低压 成 型？9.如何选择复合材料制件的成型方法 ?10. 手糊成型所用胶液里通常含有哪些辅助材料?它们的作用及用量范围？参考答案及评分标准3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。(x)、选择题（30分，每题2分）【得分：】题号12345678910号答案CABADABACA案题11121314151617181920号答答CCBDD、判断题（20分，每题2分）【得分：】1、 复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（X）2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（

7、x）4、 最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（x）5、 复合材料具有可设计性。（寸）6、 竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（/）7、 分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（x）8 玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（V9、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同，在高压下，它们的焦化率可以提高到90% o（ V） 10、硼纤维是由三漠化硼沉积到加热的钙丝芯上形成的。（ V）三、问答题（50分，每题5【得分：】1分选择复合材料用树脂基体时，主要应考虑哪几方面问题？答：1）能够满足产品的使用需要，如使用温度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀性 等。高拉伸模量、高拉伸强度、高断裂韧性的基体有利于提高复合

8、材料的力学性 能；2）对纤维具有良好的润湿性和粘结性；3）容易操作，如要求胶液具有足够的适 用期、预浸料具有足够长的储存期、固化收缩小等；4）低毒性、低刺激性；5）价格合理2. 不饱和聚酯树脂的固化过程 答：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。

9、3. 简述玻璃纤维主要优缺点？答： 玻璃纤维的特点： 拉伸强度和冲击强度高，延伸率小；弹性模量较大；耐热 , 属 于无机材料，不可燃；化学耐久性好；绝缘性和绝热性好；吸水率较低；与基 体材 料粘结性好；价格较其他增强材料低；可作为有机聚合物基或无机非金属材 料基复 合材料的增强体。缺点：容易被水腐蚀。4. 简述芳香族聚酰胺纤维主要优缺点？芳香族聚酰胺纤维： 外观呈黄色；强度高、弹性模量高，密度小 （ ）,比强 度 极高（与S-GF、CF-II相当）、比模量高（约为GF的2倍），韧性好，耐冲击， 抗 疲劳抗蠕变；除少数强酸强碱外，对其他介质（普通有机溶剂、盐类溶液等） 有很 好的耐化学药品性；具

10、有自熄性和良好的热稳定性；高温下不溶，300 °以 上短时间强度不变，温度上升纤维逐渐热分解或碳化；热膨胀系数为各向异性， 纵向热膨胀 系数为负值；但对紫外线较敏感，不宜曝光使用；抗压抗扭性差；耐 水性差。5. 说明UHMWP纤维的结构、性能和应用范围。性能：聚乙烯纤维超轻，密度0.97g/cm3;具有高比强度、高比模量以及耐冲击、 耐 磨、自润滑、耐腐蚀、耐紫外线、耐低温、电绝缘、不吸水、电磁波透过好等 多种 优越性。其不足是熔点较低135C和高温容易蠕变，因此仅能在 100 °C以下使用。6. 简述玻璃纤维直接熔融法？答：池窑拉丝法（直接熔融法） 玻璃纤维是由含有各种金

11、属氧化物的硅酸盐类（硅砂、石英石、硼酸、粘土、氟 石 等），经熔融（13009 ）后，借自重由用蜗底部的漏丝板流出，孔径为1.5? 2mm,流出的玻璃液温度约为1190°C,在迅速冷却的过程中，借助高速（1000? 3000m/min）转 动，拉制成直径很细（320 Um）的玻璃纤维。从用垠中拉出 的每根纤维叫单丝，一 个用垠拉出的所有单丝经过浸润剂槽后，集束成一根原纱。7. 在PAN法制备碳纤维的工艺过程中，为什么要进行预氧化、碳化和石墨化三个过程？答：PAN原丝的预氧化处理 预氧化的目的就是为了防止原丝在碳化时熔融， 通过 氧化反应使得纤维分子中含有羟基、城基，这样可在分子间和分

12、子内形成氢 键， 从 而提高纤维的热稳定性。 预氧丝的碳化 预氧丝的碳化一般是在惰性气氛中， 将预氧 丝加热至1000 1800 C,从而除去纤维中的非碳原子(如H、0、N等)。生成的碳纤维的碳含量约为 95%。碳化过程中，未反应的聚丙烯腊进一步环化，分子链间脱保护下于 2000水、脱氢交联，末端芳构化生成氨。随着温度的进一步升高，分子链 间的交联和石 墨晶体进一步增大。PAN的石墨化石墨化过程是在咼纯度惰性气体3000°C温度下对碳纤维进行热处理。碳纤维经石墨化温度处理后，纤维中残留的氮、氢等元素进一步脱除，碳一碳重新排列，层面内的芳环数增加， 层片尺寸增 大，结晶态碳的比例增加8

13、. 复合材料成型时施加压力的主要作用是什么？复合材料为什么要采用低压成 型？ 答：(1)使熔融的树脂具有一定的流动性，进一步浸渍玻璃纤维布。使层压板结构密 实，提咼层间粘结强度。(2) 冷压的目的是防止层压板在冷却过程中的变形。(3) 用来克服胶布中挥发物产生的蒸气压力，防止形成大量的气泡和微孔。通常制品的机械强度 (拉伸、弯曲、压缩等 )随压力的增加而增加。但压力不能过大 , 否则 玻璃纤维被压碎，反而致使强度降低。层压板的比重随压力的增加而增加。压力增加到一定值时，比重变化不明显。层压板的吸水性随压力增大而降低9. 如何选择复合材料制件的成型方法？ 答(1)产量大且尺寸不太大时，采用压制成型等机械化成型方法；(2) 产量少且尺寸较大时，则采用手糊或喷射成型方法；(3) 两者之间则可采用树脂传递成型法。(4) 回转体宜采用纤维缠绕成型法和离心浇铸成型法10. 手糊成型所用胶液里通常含有哪些辅助材料 ?它们的作用及用量范围？答：(1 )无捻粗纱：无捻粗纱容易浸透树脂，在手糊成型中配合其他纤维制品使用，可用于填充制品死角、单向强度要求咼的制品和局部制品增强。(2)短切纤维毡：短切纤维毯比织物成本低、变形性好，增厚效果显著，使用方便 等。用它制造的产品