2025年大学大四（金属材料工程）金属基复合材料试题及答案

2025年大学大四（金属材料工程）金属基复合材料试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.金属基复合材料中，增强相的主要作用不包括以下哪一项？A.提高材料强度B.降低材料密度C.增加材料导电性D.改善材料高温性能2.以下哪种材料不属于常见的金属基复合材料增强相？A.碳纤维B.碳化硅颗粒C.氧化铝纤维D.铜粉3.制备金属基复合材料时，液态金属与增强相之间的润湿性对复合材料性能影响很大。润湿性好意味着：A.复合材料界面结合弱B.增强相容易分散均匀C.复合材料密度降低D.材料硬度减小4.金属基复合材料的热膨胀系数通常：A.比基体金属大B.比基体金属小C.与基体金属相同D.与增强相相同5.在金属基复合材料中，当增强相体积分数增加时，复合材料的强度一般会：A.先增加后降低B.持续增加C.持续降低D.先降低后增加6.对于颗粒增强金属基复合材料，颗粒尺寸对性能的影响是：A.颗粒尺寸越大，性能越好B.颗粒尺寸越小，性能越好C.存在一个最佳颗粒尺寸使性能最优D.颗粒尺寸对性能无影响7.金属基复合材料在航空航天领域应用广泛，主要是因为其具有：A.高成本但高性能B.低密度、高强度和良好的高温性能C.易加工成型D.耐腐蚀性差8.下列哪种制备方法不属于金属基复合材料的常用制备方法？A.搅拌铸造法B.粉末冶金法C.化学气相沉积法D.挤压铸造法9.金属基复合材料的疲劳性能与以下因素关系不大的是：A.增强相含量B.基体金属硬度C.复合材料的孔隙率D.材料的颜色10.当金属基复合材料承受交变载荷时，其失效形式主要是：A.增强相断裂B.基体金属塑性变形C.界面脱粘和裂纹扩展D.材料熔化第II卷（非选择题共70分）（总共3题，每题10分，答题要求）答题要求：请简要回答下列问题。11.简述金属基复合材料的主要性能特点。12.说明颗粒增强金属基复合材料中颗粒增强相的作用原理。13.列举三种金属基复合材料在实际工程中的应用实例，并说明其应用优势。（总共2题，每题15分，答题要求）答题要求：结合所学知识，分析以下问题。14.材料：某金属基复合材料由铝合金基体和碳化硅颗粒增强相组成。在对该复合材料进行拉伸试验时，发现其强度低于预期。已知制备过程中增强相分布均匀，且基体合金成分符合要求。请分析可能导致强度不足的原因，并提出改进措施。15.材料：在航空发动机部件制造中，金属基复合材料因其优异性能受到关注。但在实际应用过程中，发现该复合材料在高温环境下抗氧化性能较差，影响了部件的使用寿命。请分析抗氧化性能差的原因，并提出提高抗氧化性能的方法。（总共2题，每题20分，答题要求）答题要求：根据所给材料，回答问题。材料：金属基复合材料在汽车工业中的应用越来越受到重视。以某汽车发动机缸体采用金属基复合材料为例，该复合材料由镁合金基体和硼纤维增强相构成。与传统铸铁缸体相比，其重量减轻了30%，散热性能提高了40%，但成本增加了约2倍。在实际使用过程中，发现该缸体在承受高负荷运转时，硼纤维与镁合金基体之间出现了一定程度的界面脱粘现象，导致缸体局部强度下降。16.分析该金属基复合材料缸体在汽车发动机上应用的优势和不足。17.针对该缸体出现的界面脱粘问题，提出解决方案，并说明理由。答案：1.C2.D3.B4.B5.A6.C7.B8.C9.D10.C11.金属基复合材料具有高比强度（强度与密度之比）、高比模量（模量与密度之比），可在减轻结构重量的同时保持较高的力学性能；良好的高温性能，能在高温环境下使用；还有较好的耐磨性、耐腐蚀性等。12.颗粒增强相主要通过承载和阻碍位错运动来强化基体。当材料受力时，颗粒承担部分载荷，使基体所受应力减小；同时颗粒阻碍基体中位错的滑移，增加位错运动的阻力，从而提高复合材料的强度和硬度等性能。13.如航空发动机叶片用金属基复合材料，可提高叶片耐高温性能和比强度，减轻发动机重量；汽车制动盘用金属基复合材料，能提高制动性能和散热性，延长使用寿命；电子封装用金属基复合材料，具有良好的导热性和导电性。14.可能原因：界面结合强度不足，导致载荷传递不畅；制备过程中可能存在残余应力。改进措施：优化界面处理工艺，提高界面结合强度；采用合适的热处理工艺消除残余应力。15.抗氧化性能差的原因：高温下基体金属易与氧气发生反应；增强相可能也会在一定程度上影响抗氧化膜的形成。提高方法：在复合材料表面涂覆抗氧化涂层；对基体金属进行合金化设计，提高其自身抗氧化能力。16.优势：重量减轻可降低整车重量，提高燃油经济性；散热性能提高有助于发动机性能提升。不足：成本增加；出现界面脱粘现象影响局部强度。17.解决方案：优