2025年大学大四（材料科学）金属基复合材料实验综合测试题及答案

2025年大学大四（材料科学）金属基复合材料实验综合测试题及答案

（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.制备金属基复合材料时，以下哪种方法不属于常用的原位生成法？A.化学反应法B.机械合金化法C.自蔓延高温合成法D.搅拌铸造法3.对于颗粒增强金属基复合材料，颗粒的最佳体积分数一般在什么范围？A.1%-5%B.5%-20%C.20%-50%D.50%-80%4.金属基复合材料的界面结合类型中，哪种结合对材料性能最为有利？A.化学结合B.物理结合C.机械结合D.混合结合5.研究金属基复合材料的磨损性能时，以下哪种磨损机制不属于常见类型？A.粘着磨损B.磨粒磨损C.腐蚀磨损D.辐射磨损6.测定金属基复合材料的热膨胀系数，常用的方法是？A.动态热机械分析B.差示扫描量热法C.热重分析法D.静态热膨胀仪法7.在金属基复合材料的疲劳性能研究中，以下因素对疲劳寿命影响最小的是？A.增强相含量B.界面结合强度C.材料的密度D.加载频率8.对于连续纤维增强金属基复合材料，纤维的排列方式对材料性能影响较大，以下哪种排列方式能使材料各向性能最均匀？A.单向排列B.正交排列C.随机排列D.层状排列9.制备金属基复合材料时，选择基体金属需要考虑多种因素，以下哪项不是主要考虑因素？A.熔点B.密度C.与增强相的相容性D.颜色10.金属基复合材料在航空航天领域应用广泛，主要原因不包括？A.高比强度B.高比模量C.良好的高温性能D.成本低廉第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共15分）答题要求：本大题共5小题，每空1分。请将答案填写在题中横线上。1.金属基复合材料按增强相的形态可分为颗粒增强、______增强和______增强金属基复合材料。2.制备金属基复合材料的工艺方法主要有______、______和原位生成法等。3.金属基复合材料界面的主要作用包括传递载荷、______和______等。4.影响金属基复合材料性能的因素主要有增强相的种类、______、______和制备工艺等。5.金属基复合材料的性能测试包括力学性能测试、______测试、______测试等。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每题5分。简要回答问题。1.简述金属基复合材料的主要优点。2.说明颗粒增强金属基复合材料中颗粒含量对材料性能的影响。3.金属基复合材料界面结合强度对材料性能有何影响？4.列举三种常用的金属基复合材料制备工艺，并简要说明其原理。四、材料分析题（共15分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某研究小组制备了一种铝基碳化硅颗粒增强复合材料。在对该复合材料进行拉伸性能测试时，发现随着碳化硅颗粒体积分数的增加，复合材料的抗拉强度先增大后减小，而伸长率则持续减小。问题：1.解释为什么随着碳化硅颗粒体积分数增加，复合材料的抗拉强度会先增大后减小。（5分）2.分析伸长率持续减小的原因。（5分）3.从材料性能角度考虑，该复合材料在实际应用中可能存在哪些优缺点？（5分）五、综合设计题（共20分）答题要求：根据所给条件，设计一种金属基复合材料及其制备工艺。条件：需要制备一种用于汽车发动机零部件的金属基复合材料，要求材料具有较高的强度、硬度和良好的耐磨性，同时具备一定的耐高温性能。基体金属选择铝合金，增强相选择陶瓷颗粒。问题：1.选择合适的陶瓷颗粒，并说明理由。（5分）2.设计制备该复合材料的工艺流程。（10分）3.简述该复合材料在汽车发动机零部件应用中的优势。（5分）答案：一、选择题1.C2.D3.B4.A5.D6.D7.C8.C9.D10.D二、填空题1.纤维晶须2.搅拌铸造法粉末冶金法3.阻止裂纹扩展影响复合材料性能4.含量分布5.物理性能化学性能三、简答题1.具有高比强度、高比模量、良好的高温性能、耐磨性、耐腐蚀性等优点。2.颗粒含量较低时，增强效果不明显；随着颗粒含量增加，强度等性能提高；但颗粒含量过高，会导致材料脆性增加，性能下降。3.界面结合强度适中时，能有效传递载荷，提高材料性能；过强或过弱的界面结合都会影响材料性能。4.搅拌铸造法：将增强相颗粒与熔融金属搅拌混合。粉末冶金法：将金属粉末与增强相粉末混合压制烧结。原位生成法：通过化学反应在基体中生成增强相。四、材料分析题1.开始时颗粒增加起增强作用使强度增大，当颗粒过多，团聚等问题出现，导致材料内部缺陷增多，强度反而下降。2.颗粒增加使材料塑性变形困难，导致伸长率持续减小。3.优点：强度较高可承受一定载荷，缺点：伸长率小可能导致韧性不足，在承受冲击时易断裂。五、综合设计题1.可选择碳化硅颗粒，硬度高、耐高温，能满足