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第九章 习题1．增强体、基体和界面在复合材料中各起什么作用?2．涂有碳化硅涂层的硼纤维增强铝合金是一种耐高温的轻质航空、航天复合材料，纤维和基体的主要性能参数如表9-1所示。
当纤维体积分数为0.40时，试计算复合材料的密度、纵向和横向模量及纵向强度、热膨胀系数。
表9-1 硼纤维及铝合金的某些性能参数 材料密度 g/cm3 弹性模量 GPa 抗拉强度 MPa 热膨胀系数 10-6/℃ 硼纤维2.36 379 2759 8.30 铝合金 2.70 69 345 23.43．比较弥散增强、粒子(颗粒)增强和纤维增强的作用和机理。
4．简述复合材料中的尺寸效应。
5．比较连续纤维和短纤维增强复合材料的临界体积分数，说明临界体积分数的意义。
6．说明L<L。
的短纤维复合材料，为什么无论施加多大载荷，复合材料中的纤维都不会断裂。
7．证明单向复合材料受到垂直于纤维的应力时，其横向弹性模量的计算公式为1．m m f f T E E E ϕϕ+=18．对复合有何要求，是否任意两种材料复合后都能制成复合材料?9．导出甲。
的关系表达式(包括连续纤维和随机定向排列短纤维复合材料)。
10．若单向连续纤维排列不均匀，但都是方向性很好的平行排列，是否会对弹性模量有影响，请予说明。
11．短纤维复合材料强度达到连续复合材料强度的95％时，计算L,c·。
12．单向连续复合材料受纵向应力纤维断裂时，纤维会断裂成什么样的长度，分析为什么会出现这种断裂。
13．改进界面结合应从那些方面考虑?14． Kevlar 纤维—环氧树脂复合材料中，纤维体积分数为o．3，环氧树脂密度为1.25 g/cm 3，弹性模量为31 GPa，Kevlar 纤维的密度为1.44 g/cm 3，弹性模量为124GPa，计算该复合材料的密度和平行于纤维方向和垂直于纤维方向的模量。
15． 证明短纤维复合材料的纤维平均应力为fu c f L L σσ)21(−=，式中L c 为纤维的临界长度，L 为纤维长度，L>L c ，σfu 为纤维断裂强度。
第一章总论1.复合材料：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。
2.在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。
分散相是以独立的形态分布在整个连续相中的，两相之间存在着相界面。
分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。
3.复合材料可根据增强材料与基体材料的名称来命名。
将增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上“复合材料”。
4.简述复合材料的分类：⑪按增强材料形态分类：①连续纤维复合材料；②短纤维复合材料；③粒状填料复合材料；④编织复合材料。
⑫按增强纤维种类分类：①玻璃纤维复合材料；②碳纤维复合材料；③有机纤维复合材料；④金属纤维复合材料；⑤陶瓷纤维复合材料。
⑬按基体材料分类：①聚合物基复合材料；②金属基复合材料；③无机非金属基复合材料。
⑭按材料作用分类：①结构复合材料；②功能复合材料。
5.论述复合材料的共同特点，并举例说明。
复合材料是由多相材料复合而成，其共同特点是：①可综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能。
例如，玻璃纤维增强环氧基复合材料，既具有类似钢材的强度，又具有塑料的介电性能和耐腐蚀性能。
②可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造。
例如，针对方向性材料强度的设计，针对某种介质耐腐蚀性能的设计等。
、③可制成所需的任意形状的产品，可避免多次加工工序。
例如，可避免金属产品的铸模、切削、磨光等工序。
④性能的可设计性是复合材料的最大特点。
第二章复合材料的基体材料1.简述选择基体的原则：①金属基复合材料的使用要求；②金属基复合材料组成特点；③基体金属与增强物的相容性。
2.聚合物基体的种类：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热塑性聚合物。
3.聚合物基体的作用：把纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响。
4.不饱和聚酯树脂：是指有线型结构的，主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。
第九章材料的亚稳态材料的稳定状态是指其体系自由能最低时的平衡状态，通常相图中所显示的即是稳定的平衡状态。
但由于种种因素，材料会以高于平衡态时自由能的状态存在，处于一种非平衡的亚稳态。
同一化学成分的材料，其亚稳态时的性能不同于平衡态时的性能，而且亚稳态可因形成条件的不同而呈多种形式，它们所表现的性能迥异，在很多情况下，亚稳态材料的某些性能会优于其处于平衡态时的性能，甚至出现特殊的性能。
因此，对材料亚稳态的研究不仅有理论上的意义，更具有重要的实用价值。
材料在平衡条件下只以一种状态存在，而非平衡的亚稳态则可出现多种形式，大致有以下几种类型：1).细晶组织。
当组织细小时，界面增多，自由能升高，故为亚稳状态。
其中突出的例子是超细的纳米晶组织，其晶界体积可占材料总体积的50%以上；2).高密度晶体缺陷的存在。
晶体缺陷使原子偏离平衡位置，晶体结构排列的规则性下降，故体系自由能增高。
另外，对于有序合金，当其有序度下降，甚至呈无序状态（化学无序）时，也使自由能升高；3).形成过饱和固溶体。
即溶质原子在固溶体中的浓度超过平衡浓度，甚至在平衡状态是互不溶解的组元发生了相互溶解；4).发生非平衡转变，生成具有与原先不同结构的亚稳新相，例如钢及合金中的马氏体。
贝氏体，以及合金中的准晶态相等；5).由晶态转变为非晶态，由结构有序变为结构无序，自由能增高。
9.1纳米晶材料霍尔—佩奇(Hall-Petch)公式指出了多晶体材料的强度与其晶粒尺寸之间的关系，晶粒越细小则强度越高。
但通常的材料制备方法至多只能获得细小到微米级的晶粒，霍尔—佩奇公式的验证也只是到此范围。
如果晶粒更为微小时，材料的性能将如何变化？制得这种超细晶材料，是一个留待解决的问题。
自20世纪80年代以来，随着材料制备新技术的发展，人们开始研制出晶粒尺寸为纳米（nm）级的材料，并发现这类材料不仅强度更高（但不符合霍尔一佩奇公式），其结构和各种性能都具有特殊性，引起了极大的兴趣和关注。
复合材料笔记第一章总论1.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，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。
2.复合材料的分类：1.按增强材料的形态分类1)连续纤维复合材料2)短纤维复合材料3)粒状填料复合材料4)编织复合材料2.按增强纤维的种类分类1)玻璃纤维复合材料2)碳纤维复合材料3)有机纤维复合材料4)金属纤维复合材料5)陶瓷纤维复合材料此外，如果用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。
3.按基体材料分类1)合物基复合材料2)金属基复合材料3)无机非金属基复合材料4.按材料作用分类①结构复合材料（用于制造受力构件的复合材料）②功能复合材料（具有各种特殊性能的复合材料）3.复合材料的特点①综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能。
②可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造。
③可制成所需的任意形状的产品，可避免多次加工次序。
性能的可设计性是复合材料的最大特点。
4.影响复合材料性能的因素有：增强材料的性能、含量及分布状况，基体材料的性能、含量，以及它们之间的界面结合情况，作为产品还与成型工艺和结构设计有关。
5.聚合物基复合材料的主要性能1)比强度大、比模量大2)耐疲劳性好3)减震性好4)过载时安全性好5)具有多种功能性（①耐烧蚀性好—较高的比热、熔融热和气化热②有良好的摩擦性能，包括良好的摩阻特性及减摩特性③高度的电绝缘性能④优良的耐腐蚀性能⑤有特殊的光学、电学、磁学的特性）6)有很好的加工工艺性6.金属基复合材料的主要性能1)高比强度、高比模量2)导热、导电性能3)热膨胀系数小、尺寸稳定性好4)良好的高温性能5)耐磨性好6)良好的疲劳性能和断裂韧性7)不吸潮、不老化、气密性好7.陶瓷基复合材料的主要性能陶瓷材料强度高、硬度大、耐高温、抗氧化，高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良、热膨胀系数和相对密度小。
