复合材料导论习题集
一、通过本课程的学习，你想从事材料学科的哪个领域研究？你的研究思路和应用领域是什么？试写出研究的方案和计划，及其可行性和前沿性。答案：根据个人的理解答题，结合所学知识，自由发挥你的想象力
二、材料强度的定义及几种常用表征类型？
强度：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。(有多种强度类型）1、屈服强度：材料在外力作用下发生塑性变形的最小应力叫屈服强度，用σs
表示。
2、抗拉强度是将试样在拉力机上施以静态拉伸负荷，使其破坏（断裂）时的载
荷。
3、弯曲强度是指采用简支粱法将试样放在两支点上，在两支点间的试样上施加
集中载荷，使试样变形直至破裂时的载荷。
4、压缩强度是指在试样上施加压缩载荷至破裂（对脆性材料而言）或产生屈服
现象（对非脆性材料而言）时，原单位横截面积上所能承受的载荷。
三、合金钢的制备及其分类和编号：
合金钢是在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目地的加入一些元素，如：硅、锰、铬、镍、钼、钨、钛、铝、硼、铌、锆和稀土元素等。使钢的性能进一步提高，以满足不同的需要。
合金钢的分类及编号
1 合金钢的分类
1. 1按化学成分---低合金钢、中合金钢、高合金钢。
1.2按含硫、磷多少分---优质钢、高级优质钢。
1.3按用途分---合金结构钢、合金工具钢、特殊钢。
2 合金结构钢的编号
原则上采用“二位数字+化学元素符号+数字”表示。当合金元素的质量分数少于1.5%时，只标元素符号，如果质量分数大于1.5%、2.5%、3.5%时，则相应的以2、3、4表示。
四、无机非金属材料定义与分类？
1.定义
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
2.分类
普通的（传统的）和先进的（新型的）两大类。
（1）传统无机非金属材料
工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥、耐火材料、玻璃、陶瓷、搪瓷、磨料、铸石、碳素材料、非金属矿等。
（2）先进无机非金属材料
20世纪中期以后发展起来的、具有特殊性能和用途的材料。主要有先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。
五、复合材料的应用领域主要有哪些？
(1)在航空、航天方面的应用
由于复合材料的轻质高强持性，使其在航空航天领域得到广泛的应用。在航空方面，主要用作战斗机的机冀蒙皮、机身、垂尾、副翼、水平尾冀、雷达罩、侧壁板、隔框、翼肋和加强筋等主承力构件。
(2)在交通运输方面的应用
由复合材料制成的汽车质量减轻，在相同条件下的耗油量只有钢制汽车的1／4，而且在受到撞击时复合材料能大幅度吸收冲击能量，保护人员的安全。用复合材料制造的汽车部件较多，如车体、驾驶室、挡泥板、保险杠、引擎罩、仪表盘、驱动轴、板黄等。
随着列车速度的不断提高，火车部件用复合材料来制造是最好的选择。复合材料常被用于制造高速列车的车箱外壳、内装饰材料、整体卫生间、车门窗、水箱等。
(3)在化学工业方面的应用
在化学工业方面，复合材料主要被用于制造防腐蚀制品。聚合物基复合材料具有优异的耐腐蚀性能。例如，在酸性介质中，聚合物基复合材料的耐腐蚀性能比不锈钢优异得多。
(4)在电气工业方面的应用
聚合物基复合材料是一种优异的电绝缘材料，被广泛地用于电机、电工器材的制造，如绝缘板、绝缘管、印刷线路板、电机护环、槽楔、高压绝缘子、带电操作工具等。
(5)在建筑工业方面的应用
玻璃纤维增强的聚合物基复合材料(玻璃钢)具有力学性能优异，隔热、隔声性能良好，吸水率低，耐腐蚀性能好和装饰性能好的特点，因此，它是一种理想的建筑材料。
在建筑上，玻璃钢被用作承力结构、围护结构、冷却塔、水箱、卫生洁具、门窗等。
(6)在机械工业方面的应用
复合材料在机械制造工业中，用于制造各种叶片、风机、各种机械部件如齿轮、皮带轮和防护罩等。
用复合材料制造叫片具力制造容易、质量轻、耐腐蚀等优点，各种风力发电机叶片都是由复合材料制造的。
(7)在体育用品方面的应用
在体育用品方面，复合材料被用于制造赛车、赛艇、皮艇、划桨、撑杆、球拍、弓箭、雪橇等。
六、聚合物基体的作用有哪些？
聚合物基体是复合材料的一个必需组分。在复合材料成型过程中，基体经过复杂的物理、化学变化过程，与增强体系复合成具有一定形状的整体，因而整体性能直接影响复合材料性能。
①将增强体系粘合成整体并使增强体系位置固定，在增强体系间传递载荷，并使载荷均衡；
②基体决定复合材料的一些性能。如复合材料的高温使用性能(耐热性)、横向性能、剪切性能、耐介质性能(如耐水、耐化学品性能)等；
③基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。
④基体保护增强体系免受各种破坏。
此外，基体对复合材料的另外一些性能也有重要影响，如纵向拉伸、尤其是压缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。
七、聚合物基体材料的分类：
用于复合材料的聚合物基体有多种分类方法，如按树脂热行为可分为热固性及热塑性两类
热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮等，它们是一类线形或有支链的固态高分子，可溶可熔，可反复加工成型而无任何化学变化。
热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等，它们在制成最终产品前，通常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生化学反应固化后，形成不溶不熔的三维网状高分子，这类基体通常是无定形的。
八、复合材料的增强材料：
在复合材料中，粘结在基体内以改进其机械性能的高强度材料称为增强材料。
增强材料有时也称作增强体、增强剂等。增强材料共分为三类：
1、纤维及其织物，
纤维在复合材料中起增强作用，是主要承力组分。纤维不仅能使材料显示出较高的抗张强度和刚度，而且能减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。纤维可分为有机纤维和无机纤维
2、晶须，
晶须（Whiskers）是在人工控制条件下，以单晶形式生长成的一种纤维。直径一般为几微米，长几十微米，是一种无缺陷的理想完整晶体。晶须可用作高性能复合材料的增强材料，以增强金属、陶瓷和聚合物。晶须是目前已知纤维中强度最高的一种，其机械强度几乎等于相邻原子间的作用力。
3、颗粒。
用以改善复合材料力学性能、提高断裂性、耐磨性和硬度、增进耐腐蚀性能的颗粒状材料，称为颗粒增强体。颗粒增强体的特点：(1)选材方便，可根据不同的性能要求选用不同的颗粒增强体。(2)颗粒增强体成本低，易于批量生产。颗粒在聚合物中还可以用作填料，目的是降低成本，提高导电性、屏蔽性或耐磨性。
九、拉挤成型的优点
①生产效率高，易于实现自动化；
②制品中增强材料的含量一般为40％--80％，能够充分发挥增强材料的作用，制品性能稳定可靠；
③不需要或仅需要进行少量加工，生产过程中树脂损耗少；
④制品的纵向和横向强度可任意调整，以适应不同制品的使用要求，其长度可根据需要定长切割。
十、粉末冶金法五大优点：
①热等静压或烧结温度低于金属熔点，因而由高温引起的增强材料与金属基体的界面反应少，减小了界面反应对复合材料性能的不利影响。同时可以通过热等静压或烧结时的温度、压力和时间等工艺参数来控制界面反应。
②可根据性能要求，使增强材料（纤维、颗粒或晶须）与基体金属粉末以任何比例混合，纤维含量最高可达75%，颗粒含量可达50%以上，这是液态法无法达到的。
③可降低增强材料与基体互相湿润的要求，也降低了增强材料与基体粉未的密度差的要求，使颗粒或晶须均匀分布在金属基复合材料的基体中。
④采用热等静压工艺时，其组织细化、致密、均匀，一般不会产生偏析、偏聚等缺陷，可使孔隙和其他内部缺陷得到明显改善，从而提高复合材料的性能。
⑤粉未冶金法制备的金属基复合材料可通过传统的金属加工方法进行二次加工。可以得到所需形状的复合材料构件的毛坯。
十一、注射成型工艺原理
注射成型是根据金属压铸原理发展起来的一种成型方法。该方法是将颗粒状树脂、短纤维送入注射腔内，加热熔化、混合均匀，并以一定的挤出压力，注射到温度较低的密闭模具中，经过冷却定型后，开模便得到复合材料制品。
注射成型工艺过程包括加料、熔化、混合、注射、冷却硬化和脱模等步骤。
加工热固性树脂时，一般是将温度较低的树脂体系(防止物料在进入模具之前发生固化)与短纤维混合均匀后注射到模具，然后再加热模具使其固化成型。
十二、模压成型工艺过程及其优缺点？
模压成型工艺过程
将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中，闭模后加热使其熔化，并在压力作用下充满模腔，形成与模腔相同形状的模制品；再经加热使树脂进一步发生交联反应而固化，或者冷却使热塑性树脂硬化，脱模后得到复合材料制品。
模压成型工艺优点
模压成型工艺有较高的生产效率，制品尺寸准确，表面光洁，多数结构复杂的制品可一次成型，无需二次加工，制品外观及尺寸的重复性好，容易实现机械化和自动化等。
模压成型工艺缺点
模具设计制造复杂，压机及模具投资高，制品尺寸受设备限制，一般只适合制造批量大的中、小型制品。
十三、颗粒增强复合材料的要求：
(1)颗粒应高度弥散均匀地分散在基体中，使其阻碍导致塑性变形的位错运动(金属、陶瓷基体)或分子链的运动(聚合物基体)。
(2)颗粒直径的大小要合适。
因为颗粒直径过大，会引起应力集中或本身破碎，从而导致材料强度降低；
颗粒直径太小，则起不到大的强化作用。因此，一般粒径为几微米到几十微米。
(3)颗粒的数量一般大于20％。数量太少，达不到最佳的强化效果。
(4)颗粒与基体之间应有一定的粘结作用。
十四、纤维增强复合材料的要求：
(1)纤维的强度和模量都要高于基体，即纤维应具有高模量和高强度，因为除个别情况外，在多数情况下承载主要是靠增强纤维。
(2)纤维与基体之间要有一定的粘结作用，两者之间结合要保证所受的力通过界面传递给纤维。
(3)纤维与基体的热膨胀系数不能相差过大，否则在热胀冷缩过程中会自动削弱它们之间的结合强度。
(4)纤维与基体之间不能发生有害的化学反应，特别是不发生强烈的反应，否则将引起纤维性能降低而失去强化作用。
(5)纤维所占的体积、纤维的尺寸和分布必须适宜。
一般而言，基体中纤维的体积含量越高，其增强效果越显著；
纤维直径越细，则缺陷越小，纤维强度也越高；
连续纤维的增强作用大大高于短纤维，不连续短纤维的长度必须大于一定的长度(一般是长径比＞5)才能显示出明显的增强效果。
十五、界面在复合材料中主要的效应？
(1)传递效应界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用。
(2)阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、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，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。
(4)散射和吸收效应光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击及耐热冲击性等。
(5)诱导效应一种物质(通常是增强物)的表面结构使另一种(通常是聚合物基体)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，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等。
界面上产生的这些效应，是任何一种单体材料所没有的特性，它对复合材料具有重要作用。
十六、界面粘结机理的机理
界面反应理论、浸润理论、可变形层理论、约束层理论、静电作用理论、机械作用理论等。
1．机械作用理论
当两个表面相互接触后，由于表面粗糙不平将发生机械互锁[interlocking)。很显然表面越粗糙，互锁作用越强，因此机械粘结作用越有效。
2．静电作用理论
当复合材料的基体及增强材料的表面带有异性电荷时，在基体与增强材料之间将发生静电吸引力。静电相互作用的距离很短，仅在原子尺度量级内静电作用力才有效。因此表面的污染等将大大减弱这种粘结作用。
3．化学作用理论
化学作用是指增强材料表面的化学基与基体表面的相容基之间的化学粘结。
4．界面反应或界面扩散理论
复合材料的基体与增强材料间可以发生原子或分子的互扩散或发生反应，从而形成反应结合或互扩散结合。对于聚合物来说，这种粘结机理可看作为分子链的缠结
一、填空题： 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有 光，电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚 合度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示 为增强体与基体的互补。（ppt-复合材料，15页） 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）； （3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高 分子材料的制备主要有以下三种基本类型： ①功能小分子固定在骨架材料上； ②大分子材料的功能化； ③已有功能高分子材料的功能扩展； 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金 属的导电特性，并因此获得2000年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释
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； 2. 考前请将密封线各项信息填写清楚； 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。 一、选择题(30分，每题2分) 【得分： 】 1.复合材料中的“碳钢”是（ ） A 、玻璃纤维增强Al 基复合材料。 B 、玻璃纤维增强塑料。 C 、碳纤维增强塑料。 D 、氧化铝纤维增强塑料。 2.材料的比模量和比强度越高（ ） A 、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 B 、制作同一零件时自重越大、刚度越大。 C 、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D 、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 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 B 、前者的拉伸强度好 C 、前者原料来源广泛 D 、前者加工更容易
4、Kevlar纤维（） A、由干喷湿纺法制成。 B、轴向强度较径向强度低。 C、强度性能可保持到1000℃以上。 D、由化学沉积方法制成。 5、碳纤维（） A、由化学沉积方法制成。 B、轴向强度较径向强度低。 C、强度性能可保持到3000℃以上。 D、由先纺丝后碳化工艺制成。 6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在：（） A、120℃以下 B、180℃以下 C、250℃以下 D、250℃以上 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。 C、环氧树脂发生交联反应。 D、环氧树脂发生水解反应。 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、聚丙烯腈。 C、尼龙。 D、聚丙烯。 10、晶须（） A、其强度高于相应的本体材料。 B、长径比一般小于5。 C、直径为数十微米。 D、含有很少缺陷的长纤维。 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
、填空题： 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有光， 电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚合 度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示为 增强体与基体的互补。（ppt-复合材料，15 页） 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）； （3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高分 子材料的制备主要有以下三种基本类型： ①功能小分子固定在骨架材料上； ②大分子材料的功能化； ③已有功能高分子材料的功能扩展； 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977 年，美国化学家MacDiarmid ，物理学家Heeger 和日本化学家Shirakawa 首次发现掺杂碘的聚乙炔具 有金属的导电特性，并因此获得2000 年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释 1.高分子的柔顺性
材料科学导论 Introduction of Materials Science 课程代码：01110610 学分：1.5 总学时：32学时讲课学时：28学时 实验学时：4 学时课程性质：专业基础课 适用专业：材料物理、材料化学 先修课程：高等数学（上、下）、工程化学、物理化学B、工程力学B，08100011/08100021/ 08100200/ 08110422/ 08100192 开课学期：第五学期其他：学位课 一、课程性质及作用 本课程是材料物理与化学专业的专业基础课，是研究材料的化学成分、加工过程与其组织、结构变化与性能之间关系、原理及其变化规律的一门学科。本课程从材料内部的微观结构出发，研究材料微观原子键合、聚集行为，晶体结构特点，以及不完整晶体的缺陷类型及其规律特性（位错），具体到材料类领域主要的概念、结论和规律。让学生理解并掌握不同原子键合原理、特点，理解空间点阵、晶胞等晶体学基础概念，理解典型金属晶体结构及其参数，在此基础上，了解离子晶体、共价键晶体、晶态高分子的典型结构特点；主要讨论并理解基体缺陷的类型、产生、运动及其相互作用，了解其对于晶体组织和性能有关影响。为学习后续专业课程奠定坚实的理论基础。 二、本课程与其它有关课程的联系 学习本课程前，学生应先修先修高等数学（上、下）、工程化学、物理化学B、工程力学B等基础课，并安排一次认识实习、金工实习，以增加感性认识。学生通过对本课程的学习，将为学习扩散与相变，材料物理性能，材料化学等其他专业课程打下坚实的基础。 三、课程内容及课时安排 绪论(2学时) 材料在国民经济中的地位和作用； 工程材料及其分类； 材料科学的研究内容与任务； 学习本课程的目的和方法。 第一章原子结构与键合(4学时) 1、原子结构 物质的组成、原子的结构、原子的电子结构、元素周期表 2、原子间的键合 金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键 第二章固体结构(14学时) 1、晶体学基础 晶体的特性、空间点阵和晶胞、晶体、晶系与布拉菲格子、晶面指数和晶向指数、
东北大学继续教育学院 材料科学导论复习题 一、选择填空，在给出的a、b、c、d选项中选择一或多个你认为最合适的答案， 使得题目中给出描述完整准确。 1、材料的性质是在元器件或设备实现预期的使用性能而得到利用的。即材料的使用性能取决于（ b ）。 a 材料的组成 b 材料的基本性能 c 材料的结构 d 材料的合成与加工工艺 2、钢铁、有色金属、玻璃、陶瓷、高分子材料等的原材料多数来自（ d ）、为矿物资源，形成于亿万年之前，是不可再生的资源。因此，在材料生产中必须节省资源、节约能源、回收再生。 a 工业 b 农业 c 材料加工行业 d 采掘工业 3、高分子材料、金属材料和无机非金属材料，不论其形状大小如何，其宏观性能都是由（ b ）。 a 它的化学成分所决定的 b其化学组成和组织结构决定的。 c 其加工工艺过程所决定的 d其使用环境所决定的 4、如果使用温度是室温，就可以优先考虑高分子材料，因为在相同密度的材料中它们是 b、d 的。 a 最容易得到 b最便宜 c 最常见 d 加工最方便 5、根据其性能及用途的不同，可将陶瓷材料分为（ a、c ）和两大类。 a 结构材料用陶瓷 b特种陶瓷 c功能陶瓷 d 传统陶瓷 6、金属材料与无机非金属材料成型加工时由于工艺条件的不同也会造成制品性能的差异。因此，材料的（ a、d ）的总和决定了制品性能。 a 内在性能 b成型加工 c附加性能 d 成型加工所赋予的附加性能 7、材料的化学性能是指材料抵抗各种介质作用的能力。它包括溶蚀性、耐腐蚀性、抗渗
入性、抗氧化性等，可归结为材料的（ c ）。 a 有效性 b 实用性 c 稳定性 d 可用性 8、切削物体或对物体进行塑性变形加工的工具材料可分为高碳钢、高速钢、超硬质合金、金刚石等材料,其中可列入超硬质材料范畴的是（ c、d ）。 a高碳钢 b高速钢 c超硬质合金 d金刚石 9、纳米材料通常定义为材料的显微结构中，包括（ a、b、c、d ）等特征尺度都处于纳米尺寸水平的材料，通常由直径为纳米数量级的粒子压缩而成。 a 颗粒直径 b 晶粒大小 c 晶界 d 厚度 10、天然矿物原料一般杂质较多，价格较低；而人工合成原料（ a、b ）。此外，对环境的影响也是选用原材料时必须考虑的因素之一。 a 纯度较高 b价格也较高 c难以得到 d 以上所有 11、电化学腐蚀必须要有一个阴极与一个阳极。在纯金属中（ a ）或（ b ）可以构成阴极。 a 晶界 b 晶粒 c 环境的介质 d 更小的不均匀物种 12、腐蚀一旦发生，材料或制品就会（ d ）；所以腐蚀是材料设计和选择时不得不考虑的重要因素。 a大受影响 b性能显著下降 c服务寿命缩短 d 以上所有 13、晶体的宏观形貌可以是（ d ）。 a一维的 b 二维的 c 三维的 d 上述所有 14、范德华键是永远存在于分子间或分子内非键结合的力，是一种（ a ）。
一.填空题： 1．玻璃钢材料由（基材）与（增强材料）组成，其中（各类树脂）和（凝胶材料）为玻璃钢的常用基材。 2．常见可以拉制成纤维的玻璃种类主要分为（无碱玻璃）、（中碱玻璃）、（高碱玻璃）、（高强玻璃），其中（无碱玻璃纤维）是应用最多的玻纤。 3．连续玻璃纤维纺织制品就起产品形态而言可分为（纱线）（织物）两大类别。 4. 预浸料的制备方式可分为（湿法）（干法）及（粉末法）。 5. 结构胶粘剂一般以（热固性树脂）为基体，以（热塑性树脂）或（弹性体）为增韧剂，配以固化剂等组成。 6. 按照材料成分分类主要分为（环氧树脂胶粘剂）（聚酰亚胺胶粘剂）（酚醛树脂胶粘剂）（硅酮树脂胶粘剂）。 7. 玻璃钢制品的生产过程可大致分为（定型）（浸渍）（固化）三个要素。 8. 环氧树脂是分子中含有两个或两个以上（环氧基团）的一类高分子化合物。 9. 按适用于玻璃钢手糊成型的模具结构形式分为：（单模）及（敞口式对模）。 10. 叶片制造常用的基体树脂有（不饱和聚酯树脂），（环氧乙烯基树脂）及（环氧树脂）三类。 二.名词解释： 1．热固性树脂：这种树脂在催化剂及一定的温度、压力作用下发生不可逆的化学反应，是线性有机聚合物链相互交联后形成的三维结构体。 2．预浸料：将定向排列的纤维束或织物浸涂树脂基体，并通过一定的处理后贮存备用的中间材料。 3．不饱和聚酯树脂：是由饱和的或不饱和的（二元醇）与饱和的及不饱和的（二元酸或酸酐）缩聚而成的线性高分子化合物。 4．单位面积质量：一定大小平板状材料的质量和它的面积之比。 5. 含水率：在规定条件下测得的原丝或制品的含水量。即试样的湿态质量和干态质量的差数与湿态质量的比值，用百分率表示。 6. 拉伸断裂强度：在拉伸试验中，试样单位面积或线密度所承受的拉伸断裂强力。单丝以Pa 为单位，纱线以N/tex为单位。 7. 弹性模量：物体在弹性限度内，应力与其应变的比例数。有拉伸和压缩弹性模量（又称杨氏弹性模量）、剪切和弯曲弹性模量等，以Pa（帕斯卡）为单位。
复合材料概论 王荣国武卫莉谷万里主编 复习 第一章总论 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个相为连续相，称为基体，另一相为分散相，陈伟增强材料。 生产量较大，适用面广，性能相对较低的为常用复合材料，高精尖的为先进复合材料。 复合材料的命名：玻璃纤维环氧树脂复合材料、玻璃/环氧复合材料，玻璃纤维复合材料，环氧树脂复合材料，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。 常用的分类方法： 1．按增强材料形态分类（连续纤维复合、短纤维复合、颗粒复合、编织复合） 2．按增强材料纤维种类分类（玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维、混合）3．按基体材料分类（聚合物基、金属基、无机非金属基） 4．按材料作用分类（结构复合材料、功能复合材料） 复合材料的共同特点： 1．可综合发挥各组成材料的优点 2．可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造（最大特点！！） 3．可制成所需的任意形状的产品 聚合物基复合材料的主要性能： 1．比强度、比模量大 2．耐疲劳性能好
3．减震性能好 4．过载时安全性能好 5．具有多种功能性 6．良好的加工工艺性 金属基复合材料的主要性能 1．高比强度、比模量 2．导热导电性能优良 3．热膨胀系数小、尺寸稳定 4．良好的高温性能 5．耐磨性好 6．良好的疲劳性能 7．不吸潮、不老化、气密性好 陶瓷基复合材料的主要性能：强度高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下抗磨损性能好、耐化学腐蚀性优良、热膨胀系数和相对密度较小；断裂韧性低，限制其为结构材料使用。 复合材料力学性能取决于增强材料的性能、含量和分布，取决于基体材料的性能和含量 第二章复合材料的基体材料 1 基体材料是金属基复合材料的主要组成，起着固结增强物、传递和承受各种载荷（力热电）的作用。 2 金属基：铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、铜与铜合金、锌合金、铅、钛铝、镍铝金属间化合物等 3 在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用是以充分发挥增强纤维的性能为主，基体本身应与纤维有良好的相容性和塑性，而并不要求基体本身有很高的强度。
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； 2. 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。 一、选择题(30分，每题2分) 【得分： 】 1.复合材料中的“碳钢”是（ ） A 、玻璃纤维增强Al 基复合材料。 B 、玻璃纤维增强塑料。 C 、碳纤维增强塑料。 D 、氧化铝纤维增强塑料。 2.材料的比模量和比强度越高（ ） A 、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 B 、制作同一零件时自重越大、刚度越大。 C 、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D 、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 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 B 、前者的拉伸强度好 C 、前者原料来源广泛 D 、前者加工更容易 4、Kevlar 纤维（ ） A 、由干喷湿纺法制成。 B 、轴向强度较径向强度低。 C 、强度性能可保持到1000℃以上。 D 、由化学沉积方法制成。 5、碳纤维（ ） A 、由化学沉积方法制成。 B 、轴向强度较径向强度低。 C 、强度性能可保持到3000℃以上。 D 、由先纺丝后碳化工艺制成。 6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在：（ ） A 、120℃以下 B 、180℃以下 C 、250℃以下 D 、250℃以上 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。 C、环氧树脂发生交联反应。 D、环氧树脂发生水解反应。 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、聚丙烯腈。 C、尼龙。 D、聚丙烯。 10、晶须（） A、其强度高于相应的本体材料。 B、长径比一般小于5。 C、直径为数十微米。 D、含有很少缺陷的长纤维。 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。（）
材料科学导论课后习题答案 第一章材料科学概论 1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？ 答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。 2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类： 黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢 3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？ 答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度； 电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大； 剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性； 汽车挡风玻璃：透光性，硬度； 电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。 第二章材料结构的基础知识 1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金
属？ (1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 (2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (3) 1s2 2s2 2p5 (4) 1s2 2s2 2p6 3s2 (5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 (6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5) 2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？ 答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。 3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？ 答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。 4.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高？
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; 2.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。 、选择题（30分，每题2分）【得分：】 1?复合材料中的“碳钢”是（） A、玻璃纤维增强Al基复合材料。 B、玻璃纤维增强塑料。 C、碳纤维增强塑料。 D、氧化铝纤维增强塑料。 2. 材料的比模量和比强度越高（） A、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 B、制作同一零件时自重越大、刚度越大。 C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 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 B、前者的拉伸强度好 C、前者原料来源广泛 D、前者加工更容易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, 6聚丙烯增强塑料的使用温度一般在: A 、120C 以下 B 、180 C 以下 B 、轴向强度较径向强度低。 D 、由化学沉积方法制成。 B 、轴向强度较径向强度低。 D 、由先纺丝后碳化工艺制成。 （ ） C 、250 C 以下 D 、250 C 以上 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。 C 、环氧树脂发生交联反应 8、玻璃纤维（ ） A 、由SiO 2玻璃制成。 C 、其强度比整块玻璃差。 9、生产锦纶纤维的主要原料有（ ） A 、聚碳酸酯 B 、聚丙烯腈 D 、聚丙烯。 10、晶须（） 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（ ）。 B 、水起增塑剂作用，降低树脂玻璃化温度 D 、环氧树脂发生水解反应。 B 、在所有纤维中具有最高的比弹性模量。 C 、尼龙。 A 、其强度高于相应的本体材料 B 、长径比一般小于5 C 、直径为数十微米 D 、含有很少缺陷的长纤维
同济复试材料导论资料 22.材料表征 1、分析方法综述 SEM的优点: (一)能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm ×80mm×50mm。 (二)样品制备过程简单，不用切成薄片。 (三)样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。 (四)景深大，图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍。 (五)图象的放大范围广，分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。 (六)电子束对样品的损伤与污染程度较小。 (七) 在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。 SEM的缺点： ①异常反差。由于荷电效应，二次电子发射受到不规则影响，造成图像一部分异常亮，另一部分变暗。 ②图像畸形。由于静电场作用使电子束被不规则地偏转，结果造成图像畸变或出现阶段差。 ③图像漂移。由于静电场作用使电子束不规则偏移引起图像的漂移。 ④亮点与亮线。带电样品常常发生不规则放电，结果图像中出现不规则的亮点和亮线。 TEM：由于电子的德布罗意波长非常短，透射电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多，可以达到0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍。因此，使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构，甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构。透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量，必须制备更薄的超薄切片，通常为50～100nm。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常是挂预处理过的铜网上进行观察。 原子力显微镜（Atomic Force Microscope ，AFM），一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。优点：AFM提供真正的三维表面图。同时，AFM不需要对样品的任何特殊处理，如镀铜或碳，这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三，电子显微镜需要运行在高真空条件下，原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子，甚至活的生物组织。缺点：成像范围太小，速度慢，受探头的影响太大。 XRD：可以做定性，定量分析。即可以分析合金里面的相成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、含量，可以测定材料的内应力，材料晶体的大小等等。 一般主要是用来分析合金里面的相成分和含量。 热重分析：在实际的材料分析中经常与其他分析方法连用，进行综合热分析，全面准确分析材料。影响热重法测定结果的因素，大致有下列几个方面：仪器因素，实验条件和参数的选择，试样的影响因素等等。热重分析法可以研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；研究物质的热稳定性、分解过程、脱水、解离、氧化、还原、成份的定量分析、添加剂与填充剂影响、水份与挥发物、反应动力学等化学现象。 质谱（MS）是一种与光谱并列的谱学方法，通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息，将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。 红外光谱对样品的适用性相当广泛，固态、液态或气态样品都能应用，无机、有机、高分子化合物都可检测。此外，红外光谱还具有测试迅速，操作方便，重复性好，灵敏度高，试样用量少，仪器结构简单等特点，因此，它已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。红外光谱在高聚物的构型、构象、力学性质的研究以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域也有广泛的应用。 2.X射线分析 ①X射线光电子能谱：由于它可以更准确地测量原子的内层电子束缚能及其化学位移，所以它不但为化学研究提供分子结构和原子价态方面的信息，还能为电子材料研究提供各种化合物的元素组成和含量、化学状态、分子结构、化学键方面的信息。它在分析电子材料时，不但可提供总体方面的化学信息，还能给出表面、微小区域和深度分布方面的信息。另外，因为入射到样品表面的X射线束是一种光子束，所以对样品的破坏性非常小。这一点对分析有机材料和高分子材料非常有利。 ②X射线荧光法：用放射性同位素作激发源，照射待测样品，使受激元素产生二次特征X射线（即荧光），使用X射线荧光仪测量并记录样品中待测元素的特征X射线照射量率，从而确定样品的成分和目标元素含量的方法。方法操作简单，速度快，可以原位测量。 ③X射线衍射分析：建立在X射线与晶体物质相遇时能发生衍射现象的基础上的一种分析方法。应用这种方法可进行物相定性分
一.填空题: 1. 玻璃钢材料由(基材)与(增强材料)组成,其中(各类树脂)与(凝胶材料)为玻璃钢得常用基材。 2.常见可以拉制成纤维得玻璃种类主要分为(无碱玻璃)、(中碱玻璃)、(高碱玻璃)、(高强玻璃), 其中(无碱玻璃纤维)就是应用最多得玻纤。 3. 连续玻璃纤维纺织制品就起产品形态而言可分为(纱线)(织物)两大类别。 4、预浸料得制备方式可分为(湿法)(干法)及(粉末法)。 5、结构胶粘剂一般以(热固性树脂)为基体,以(热塑性树脂)或(弹性体)为增韧剂,配以固化剂等组成。 6、按照材料成分分类主要分为(环氧树脂胶粘剂)(聚酰亚胺胶粘剂)(酚醛树脂胶粘剂)(硅酮树脂胶粘剂)。 7、玻璃钢制品得生产过程可大致分为(定型)(浸渍)(固化)三个要素。 8、环氧树脂就是分子中含有两个或两个以上(环氧基团)得一类高分子化合物。 9、按适用于玻璃钢手糊成型得模具结构形式分为:(单模)及(敞口式对模)。 10、叶片制造常用得基体树脂有(不饱与聚酯树脂),(环氧乙烯基树脂)及(环氧树脂)三类。 二、名词解释: 1. 热固性树脂:这种树脂在催化剂及一定得温度、压力作用下发生不可逆得化学反应,就是线性有机聚合物链相互交联后形成得三维结构体。 2. 预浸料:将定向排列得纤维束或织物浸涂树脂基体,并通过一定得处理后贮存备用得中间材料。 3. 不饱与聚酯树脂:就是由饱与得或不饱与得(二元醇)与饱与得及不饱与得(二元酸或酸酐)缩聚而成得线性高分子化合物。 4.单位面积质量:一定大小平板状材料得质量与它得面积之比。 5、含水率:在规定条件下测得得原丝或制品得含水量。即试样得湿态质量与干态质量得差数与湿态质量得比值,用百分率表示。 6、拉伸断裂强度:在拉伸试验中,试样单位面积或线密度所承受得拉伸断裂强力。单丝以Pa为单位,纱线以N/tex为单位。 7、弹性模量:物体在弹性限度内,应力与其应变得比例数。有拉伸与压缩弹性模量(又称杨氏弹性模量)、剪切与弯曲弹性模量等,以Pa(帕斯卡)为单位。 8、偶联剂:能在树脂基体与增强材料得界面间促进或建立更强结合得一种物质。 9、片状模塑料:由树脂、短切或未经短切得增强纤维以及细粒状填料(有时不加填料),经充分混合而制成一种厚度一般为1mm ～25 mm得薄片状中间制品,能在热压条件下,进行模塑或层压。 10、纤维体积含量:纤维体积与复合材料得总体积之比。
高分子基复合材料 Polymer Matrix Composite Materials 课程编号：07370380 学分：2 学时：30 (其中：讲课学时：30 实验学时：0 上机学时：0) 先修课程：材料科学导论、高分子化学、大学物理 适用专业：高分子材料与工程、复合材料与工程 教材：《聚合物复合材料》黄丽主编，中国轻工业出版社，2012.01 第二版开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务 高分子基复合材料是建立在数学、物理学、化学等课程知识的基础上，为材料科学与工程专业学生开设的一门专业方向课，其性质为选修。 通过本课程的学习，旨在让学生获得复合材料的有关基本理论和基本知识，为拓宽学科方向和今后从事相关研究和工作奠定必要的基础。其主要任务是使学生具备下列知识和能力： 1.熟悉复合材料的常用基体材料和常用增强材料结构与性能； 2.初步掌握聚合物基、碳基、纤维增强复合材料的种类和基本性能； 3.能够根据实际要求合理设计材料，从微观或亚微观水平上选定合适的基体和 增强体或功能体； 4.依靠复合材料设计知识，确定合适的表面处理技术和成型工艺； 5.了解先进复合材料的发展概况。 二、课程的基本内容及要求 第1章绪论 1. 教学内容 （1）.复合材料的发展史 （2）.复合材料的定义、命名及分类 （3）.复合材料的特性 （4）.对高性能复合材料的期望及开发现状 2. 学习要求 （1）.了解复合材料的发展简史 （2）.掌握复合材料的概念、分类及命名规则 （3）.理解复合材料的特性及发展趋势 3. 重难点 掌握复合材料的定义及特性既是本章的重点，也是难点
第2章基体材料 1. 教学内容 （1）.概述 （2）.聚合物基体 （3）.金属基体 （4）.陶瓷基体 （5）.碳基体 2. 学习要求 （1）.理解基体的概念 （2）.掌握基体在复合材料材料中的作用及对复合材料性能的影响（3）.了解复合材料中常用的基体类型 （4）.掌握聚合物基体的特性 3. 重难点 （1）.重点是熟悉复合材料中基体的类型及各类基体的特性（2）.难点是掌握几种常用聚合物基体的制备原理和工艺 第3章复合材料的增强材料 1. 教学内容 （1）.玻璃纤维 （2）.碳纤维 （3）.有机高分子纤维 （4）.陶瓷纤维 （5）.金属纤维 （6）.晶须 （7）.粉体增强材料 2. 学习要求 （1）.理解增强材料在复合材料中的作用 （2）.理解各类增强材料增强原理 （3）.掌握常用增强材料的制备工艺 3. 重难点 （1）.重点是理解各类型增强材料的增强机制和特点 （2）.难点是掌握几种常用增强材料的制备工艺 第4章纤维复合材料及其制造方法 1. 教学内容 （1）.聚合物基复合材料
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; 2. 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; 分： 】 A 、玻璃纤维增强Al 基复合材料。 B 、玻璃纤维增强塑料。 C 、碳纤维增强塑料。 D 、氧化铝纤维增强塑料。 2. 材料的比模量和比强度越高（ ） A 、 制作同一零件时自重越小、刚度越大。 B 、 制作同一零件时自重越大、刚度越大。 C 、 制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D 制作同一零件时自重越大、刚度越小。 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 B C 、前者原料来源广泛 D 4、 K evlar 纤维（ ） A 、由干喷湿纺法制成。 B 4.考试结束，试卷、草稿纸一并交回 一、选 （30 分， 分 ） 择 每 【 、前者的拉伸强度好 、前者加工更容易 、轴向强度较径向强度低 D 、由化学沉积方法制成。 、轴向强度较径向强度低。 D 、由先纺丝后碳化工艺制成 （ ）
C、强度性能可保持到1000C以上。 5、碳纤维（） A、由化学沉积方法制成。B C、强度性能可保持到3000C以上。 6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在： A 120C以下B、180C以下C、250E以下 D、250 E以上 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SiO 2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 、聚丙烯腈。 C 、尼龙。 D 、聚丙烯。 10、 晶须（ ） A 、其强度高于相应的本体材料。 B 、长径比一般小于 5。 C 、直径为数十微米。 D 、含有很少缺陷的长纤维。 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 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 15、有关环氧树脂，说法正确的是（ 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。 8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。 10、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的钨丝芯上形成的 9、 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%。 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 C ．固化及后处理加工 D ．干燥 B .制件的铺层 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 、判断题 （20分，每题 2 D 、 属于热塑性塑料 得分：
材料科学导论习题解答 材料科学导论作业 第一章材料科学概论 1. 氧化铝既牢固又坚硬而且耐磨，为什么不用来制造榔头？ [答] 因为Al2O3的耐震性不佳，且脆性较高，不适合做榔头的材料。 2. 将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜、氯化钠、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅-锡焊料、橡胶、纸杯 [答] 金属有黄铜、铅-锡焊料、镁合金。 陶瓷有氯化钠、碳化硅。 聚合物有环氧树脂、橡胶、沥青、纸杯。 复合材料有混凝土、玻璃钢。 3. 下列用品选材时，哪些力学性能和物理性能具有特别重要性：汽车曲柄轴、电灯泡灯丝、剪刀、汽车挡风玻璃、电视机荧光屏 [答] 汽车曲柄轴的疲劳寿命最为重要。 电灯泡灯丝的熔点需高，其发光性能要强。 剪刀的刀刃的硬度要强。 汽车挡风玻璃的光的穿透性要强。 电视机荧光屏光学的颜色及其他穿透性各种光学特性极重要。 4. 什么是纳米材料？纳米材料有哪些效应？请举例说明。 [答] 通常把粒子尺寸小于0.1μm（10nm）的颗粒称为纳米材料 纳米材料有以下效应： ⑴ 小尺寸效应 ⑵ 表面效应 ⑶ 量子尺寸效应 ⑷ 宏观量子隧道效应
举例略 第二章原子结构 1. 原子序数为12的Mg有三个同位素：78.70%的Mg原子有12个中子，10.13%的Mg 原子有13个中子，11.17%的Mg原子有14个中子，计算Mg的原子量。 [答] M = 0.7870×(12+12)+0.1013×(12+13)+0.1117×(12+14) = 24.3247 g/m ol 2. 试计算原子N壳层内的最大电子数，若K、L、M和N壳层中所有的能级都被填满，试确定该原子的原子序数。 [答] N壳层内最大电子数为2×42 = 32。但考虑能级交错：N壳层内刚刚达到最大电子数时的电子排布为：1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f14，该原子的原子数 为70。 (本题目书上原解：N壳层中电子最多有2+6+10+14 = 32个，K、L、M、N壳 层中电子共有2+8+18+32 = 60个，故原子序数为60。) 3. 试计算原子O壳层内的最大电子数，并定出K、L、M、N和Q壳层中所有能级都被 填满时的原子序数。 [答] O壳层内最大电子数为2×52 = 50。但考虑能级交错：O壳层内刚刚达到最大电子数时的电子排布为： 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d105g18， 该原子的原子数为130。 (本题目书上原解：O壳层中电子最多有2+6+10+14+18 = 50个，K、L、M、 N、O壳层中电子共有2+8+18+32+50 = 110个，故原子序数为110。) 4. 试说明四种原子结合力并举例说明。 [答] 金属键：由金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键。其基本特点是电子的共有化，无饱和性，无方向性。例如：Hg、Al、Fe、W。离子键：金 属原子将最外层家电子给予非金属原子成为带正电的正离子，非金属原子得到价电子后成 为带负电的负离子，正负离子依靠静电引力结合在一起。其基本特点是以离子而不是以原 子为结合单元。大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，例如：NaCl、MgO。
考试中心填写：中南林业科技大学课程考试试卷月日年 考试用 分钟；考试时间：120；试卷编号：卷复合材料概论课程名称： 院级
班业 学专 分）3分，共30一、填空题（每题评卷人复 查人得分 基复合材料．按基体材料进行分类，可将复合材料分为基复合材料、1 )线以及无机非金属基复合材料。此过超。 和2．碳纤维复合材料具有良好的摩阻特性和减摩特性，是因为碳纤维具有 得不应用最为广泛。3．玻璃纤维常用有机铬络合物作为偶联剂，其中题答作基体树脂，是因为其具有良好的耐火性、自熄4．汽车的内部装饰件常采用(线 订性、低烟性和低毒性。装效应，使得复合材料具有良好的抗震能力。5．由于界面具有 6. 金属基复合材料构件的使用性能要求是选择金属基体材料最重要的依据，例如，航空航天工业选择轻金属如、、合金作为基体。 7.聚酰胺用玻璃纤维增强后，耐水性、耐热性以及力学性能得到很大的提高，唯一的缺点是 变差了。 8.酚醛树脂分子结构中含大量苯环与极性羟基，使得分子链的刚性、 差，因此酚醛树脂硬度和脆性较大。 9.用纤维布增强陶瓷基制得的复合材料，在纤维布二维方向上的性能，垂直于纤维布方向上的性能。 10.若结构要求有很好的低温工作性能，可选用低温下不脆化的纤维作为增强材料。 二、选择题（每题3分，共30分） 得分评卷人复查人 。））下列哪一项不是聚合物基复合材料普遍具有的特点（1（． A.减震性能好 B.比强度大 C.过载时安全性好 D.耐老化性能好 （2）在1500℃以下强度随温度的升高而增加，超过此温度，强度随稳定的升高而下降，直到1900℃后趋于稳定，而模量随温度的升高而不断增加，这是（）。 A.玻璃纤维 B.硼纤维 C.芳纶纤维 D.石墨 纤维 （3）以下环氧树脂中，具有化学稳定性高，耐紫外线和大气老化性能好，且具有自熄性的是（）。
复合材料题库 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
一. 填空题： 1．玻璃钢材料由（基材）与（增强材料）组成，其中（各类树脂）和（凝胶材料）为玻璃钢的常用基材。 2．常见可以拉制成纤维的玻璃种类主要分为（无碱玻璃）、（中碱玻璃）、（高碱玻璃）、（高强玻璃），其中（无碱玻璃纤维）是应用最多的玻纤。 3．连续玻璃纤维纺织制品就起产品形态而言可分为（纱线）（织物）两大类别。 4. 预浸料的制备方式可分为（湿法）（干法）及（粉末法）。 5. 结构胶粘剂一般以（热固性树脂）为基体，以（热塑性树脂）或（弹性体）为增韧剂，配以固化剂等组成。 6. 按照材料成分分类主要分为（环氧树脂胶粘剂）（聚酰亚胺胶粘剂）（酚醛树脂胶粘剂）（硅酮树脂胶粘剂）。 7. 玻璃钢制品的生产过程可大致分为（定型）（浸渍）（固化）三个要素。 8. 环氧树脂是分子中含有两个或两个以上（环氧基团）的一类高分子化合物。 9. 按适用于玻璃钢手糊成型的模具结构形式分为：（单模）及（敞口式对模）。 10. 叶片制造常用的基体树脂有（不饱和聚酯树脂），（环氧乙烯基树脂）及（环氧树脂）三类。 二.名词解释：
1．热固性树脂：这种树脂在催化剂及一定的温度、压力作用下发生不可逆的化学反应，是线性有机聚合物链相互交联后形成的三维结构体。 2．预浸料：将定向排列的纤维束或织物浸涂树脂基体，并通过一定的处理后贮存备用的中间材料。 3．不饱和聚酯树脂：是由饱和的或不饱和的（二元醇）与饱和的及不饱和的（二元酸或酸酐）缩聚而成的线性高分子化合物。 4．单位面积质量：一定大小平板状材料的质量和它的面积之比。 5. 含水率：在规定条件下测得的原丝或制品的含水量。即试样的湿态质量和干态质量的差数与湿态质量的比值，用百分率表示。 6. 拉伸断裂强度：在拉伸试验中，试样单位面积或线密度所承受的拉伸断裂强力。单丝以Pa为单位，纱线以N/tex为单位。 7. 弹性模量：物体在弹性限度内，应力与其应变的比例数。有拉伸和压缩弹性模量（又称杨氏弹性模量）、剪切和弯曲弹性模量等，以Pa（帕斯卡）为单位。 8. 偶联剂：能在树脂基体与增强材料的界面间促进或建立更强结合的一种物质。 9. 片状模塑料：由树脂、短切或未经短切的增强纤维以及细粒状填料（有时不加填料），经充分混合而制成一种厚度一般为1mm ～25 mm的薄片状中间制品，能在热压条件下，进行模塑或层压。 10. 纤维体积含量：纤维体积与复合材料的总体积之比。