復(fù)合材料試題B卷及答案

1、2014學(xué)年度第 一學(xué)期課程考試復(fù)合材料本科試卷（B卷）注意事項：1.本試卷共 六 大題，滿分100分，考試時間90分鐘，閉卷;2.考前請將密封線內(nèi)各項信息填寫清楚；3.所有答案必須寫在試卷上，做在草稿紙上無效；4.考試結(jié)束，試卷、草稿紙一并交回。評分人六七總分一二三四五題號 得分】 【得分：（30分，每題2分） 一、選擇題題號12345678910答案題號11121314151617181920答案復(fù)合材料中的“碳鋼”是（）1.基復(fù)合材料。B 、玻璃纖維增強(qiáng)塑料。A、玻璃纖維增強(qiáng)Al、碳纖維增強(qiáng)塑料。D 、氧化鋁纖維增強(qiáng)塑料。C材料的比模量和比強(qiáng)度越高（）2. A、制作同一零件時自重越小、剛

2、度越大。B、制作同一零件時自重越大、剛度越大。C、制作同一零件時自重越小、剛度越小。D、制作同一零件時自重越大、剛度越小。）3.在體積含量相同情況下，納米顆粒與普通顆粒增強(qiáng)塑料復(fù)合材料（B、前者的拉伸強(qiáng)度好A、前者成本低D前者加工更容易G前者原料來源廣泛 ）4、Kevlar纖維（、軸向強(qiáng)度較徑向強(qiáng)度低。B A、由干噴濕紡法制成。D、由化學(xué)沉積方法制成。C、強(qiáng)度性能可保持到1000c以上。5、碳纖維（）A、由化學(xué)沉積方法制成。B、軸向強(qiáng)度較徑向強(qiáng)度低。C、強(qiáng)度性能可保持到3000c以上。D、由先紡絲后碳化工藝制成。6、聚丙烯增強(qiáng)塑料的使用溫度一般在：（）A、 120以下B、 180以下C、 25

3、0以下D、 250以上7、碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料力學(xué)性能受吸濕影響，原因之一是（）復(fù)合材料B卷第1頁（共6 頁）A、環(huán)氧樹脂吸濕變脆。B、水起增塑劑作用，降低樹脂玻璃化溫度。C、環(huán)氧樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。D、環(huán)氧樹脂發(fā)生水解反應(yīng)。8、玻璃纖維（）A、由SiO玻璃制成。B、在所有纖維中具有最高的比彈性模量。2C、其強(qiáng)度比整塊玻璃差。D、價格貴、應(yīng)用少。9、生產(chǎn)錦綸纖維的主要原料有（）A、聚碳酸酯。B、聚丙烯月青。C、尼龍。D、聚丙烯。10、晶須（）A、其強(qiáng)度高于相應(yīng)的本體材料。B、長徑比一般小于5。C、直徑為數(shù)十微米。D、含有很少缺陷的長纖維。11、 對玻璃纖維和聚酰胺樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料命名不正確的

4、是（） 。A 玻璃纖維聚酰胺樹脂復(fù)合材料B 玻璃纖維/聚酰胺樹脂復(fù)合材料 聚酰胺基玻璃纖維復(fù)合材料D 聚酰胺材料C ） 。、目前， 復(fù)合材料使用量最大的增強(qiáng)纖維是（12 碳化硅纖維DB 氧化鋁纖維C 玻璃纖維A 碳纖維） 。13、目前，復(fù)合材料使用量最大的民用熱固性樹脂是（ 尼龍 不飽和聚酯C 酚醛樹脂D A 環(huán)氧樹脂B ）14 聚合物基復(fù)合材料制備的大體過程不包括（ 制件的鋪層BA 預(yù)浸料制造 干燥 D 固化及后處理加工C） 15、有關(guān)環(huán)氧樹脂，說法正確的是（、使用引發(fā)劑固化 B A、含有大量的雙鍵、屬于熱塑性塑料D C、使用胺類固化劑固化）2 分 【得分：二、判斷題（20 分，每題） 1

5、、復(fù)合材料是由兩個組元以上的材料化合而成的。）（2、混雜復(fù)合總是指兩種以上的纖維增強(qiáng)基體。）（3、層板復(fù)合材料主要是指由顆料增強(qiáng)的復(fù)合材料。）（ 、最廣泛應(yīng)用的復(fù)合材料是金屬基復(fù)合材料。4）（5、復(fù)合材料具有可設(shè)計性。）6、竹、麻、木、骨、皮膚是天然復(fù)合材料。）7、分散相總是較基體強(qiáng)度和硬度高、剛度大。B 復(fù)合材料卷第2 頁 6 （共頁）8、玻璃鋼問世于二十世紀(jì)四十年代。（）9、一般酚醛樹脂和瀝青的焦化率基本相同，在高壓下，它們的焦化率可以提高到 90%。（）10、硼纖維是由三溴化硼沉積到加熱的鎢絲芯上形成的。三、問答題（50 分，每題5 分 ）【得分：1 .選擇復(fù)合材料用樹脂基體時，主要應(yīng)考

6、慮哪幾方面問題？2 .環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂固化各有什么特點？對制備工藝有什么影響？3 .簡述玻璃纖維主要優(yōu)缺點？復(fù)合材料B卷第3頁（共6 頁）4 .簡述芳香族聚酰胺纖維主要優(yōu)缺點？5.說明UHMWPE 纖維的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用范圍。6.簡述玻璃纖維直接熔融法制備工藝？復(fù)合材料B卷第4頁（共6 頁）7.在 PAN 法制備碳纖維的工藝過程中，為什么要進(jìn)行預(yù)氧化、碳化和石墨化三 個過程？8.復(fù)合材料成型時施加壓力的主要作用是什么？復(fù)合材料為什么要采用低壓成 型？9.如何選擇復(fù)合材料制件的成型方法？復(fù)合材料B卷第5頁（共6 頁）10.手糊成型所用膠液里通常含有哪些輔助材料?它們的作用及用量范圍？復(fù)合材料B

7、卷 第6頁（共6 頁）參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、選擇題（30分，每題2分）【得分：】題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案 A A B D C C A A A B題號 20 17 14 11 16 18 12 15 19 13答案CDCDB二、判斷題（20分，每題2分）【得分：】1、復(fù)合材料是由兩個組元以上的材料化合而成的。（）2、混雜復(fù)合總是指兩種以上的纖維增強(qiáng)基體。（）3、層板復(fù)合材料主要是指由顆料增強(qiáng)的復(fù)合材料。（）4、最廣泛應(yīng)用的復(fù)合材料是金屬基復(fù)合材料。（）5、復(fù)合材料具有可設(shè)計性。（）6、竹、麻、木、骨、皮膚是天然復(fù)合材料。（）7、分散相總是較基體強(qiáng)度和硬度高、剛度大。（）

8、8、玻璃鋼問世于二十世紀(jì)四十年代。（）9、一般酚醛樹脂和瀝青的焦化率基本相同，在高壓下，它們的焦化率可以提高至IJ 90%。（）10、硼纖維是由三澳化硼沉積到加熱的鴇絲芯上形成的。（）三、問答題（50分，每題5分）【得分：】1 .選擇復(fù)合材料用樹脂基體時，主要應(yīng)考慮哪幾方面問題？答：1）能夠滿足產(chǎn)品的使用需要，如使用溫度、強(qiáng)度、剛度、耐藥品性、耐腐蝕性等。 高拉伸模量、高拉伸強(qiáng)度、高斷裂韌性的基體有利于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能；2）對纖維具有良好的潤濕性和粘結(jié)性；3）容易操作，如要求膠液具有足夠的適用期、預(yù)浸料具有足夠長的儲存期、固化收縮小等；4）低毒性、低刺激性；5）價格合理2 .不飽和聚酯樹

9、脂的固化過程答：不飽和聚酯樹脂的的固化是一個放熱反應(yīng)，其過程可分為以下三個階段：1）膠凝階段從加入促進(jìn)劑后到樹脂變成凝膠狀態(tài)的一段時間。這段時間對 復(fù)合材料B 卷 第 7 頁 （共 6 頁）于玻璃鋼制品的成型工藝起決定性作用，是固化過程最重要的階段。2）硬化階段硬化階段是從樹脂開始到膠凝到一定硬度，能把制品從模具上取下為止的一段時間。3）完全固化階段通常在室溫下進(jìn)行，在后處理之前，室溫至少要放置24小時，這段時間越長，制品吸水率越小，性能越好。3 .簡述玻璃纖維主要優(yōu)缺點？答： 玻璃纖維的特點：拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度高，延伸率??；彈性模量較大；耐熱，屬于無機(jī)材料，不可燃；化學(xué)耐久性好；絕緣性和絕熱

10、性好；吸水率較低；與基體材料粘結(jié)性好；價格較其他增強(qiáng)材料低；可作為有機(jī)聚合物基或無機(jī)非金屬材料基復(fù)合材料的增強(qiáng)體。缺點：容易被水腐蝕。4 .簡述芳香族聚酰胺纖維主要優(yōu)缺點？芳香族聚酰胺纖維：外觀呈黃色；強(qiáng)度高、彈性模量高，密度?。?.441.45），比強(qiáng)度極高（與S-GF、CF-II相當(dāng)）、比模量高（約為GF的2倍），韌性好，耐沖擊，抗疲勞抗蠕變；除少數(shù)強(qiáng)酸強(qiáng)堿外，對其他介質(zhì)（普通有機(jī)溶劑、鹽類溶液等） 有很好的耐化學(xué)藥品性；具有自熄性和良好的熱穩(wěn)定性；高溫下不溶，300 以上短時間強(qiáng)度不變，溫度上升纖維逐漸熱分解或碳化；熱膨脹系數(shù)為各向異性， 縱向熱膨脹系數(shù)為負(fù)值；但對紫外線較敏感，不宜曝光

11、使用；抗壓抗扭性差；耐水性差。5 .說明UHMWPE 纖維的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用范圍。性能： 聚乙烯纖維超輕，密度0.97g/cm3； 具有高比強(qiáng)度、高比模量以及耐沖擊、耐磨、自潤滑、耐腐蝕、耐紫外線、耐低溫、電絕緣、不吸水、電磁波透過好等多種優(yōu)越性。其不足是熔點較低135和高溫容易蠕變，因此僅能在100 以下使用。6 .簡述玻璃纖維直接熔融法？答：池窯拉絲法（直接熔融法）玻璃纖維是由含有各種金屬氧化物的硅酸鹽類（硅砂、石英石、硼酸、粘土、氟石等）,經(jīng)熔融（1300c ）后，借自重由培竭底部的漏絲板流出，孔徑為 1.5 2mm,流出的玻璃液溫度約為1190c，在迅速冷卻的過程中，借助高速（1000

12、 3000m/min）轉(zhuǎn)動，拉制成直徑很細(xì)（320Nm）的玻璃纖維。從培竭中拉 出的每根纖維叫單絲，一個坩堝拉出的所有單絲經(jīng)過浸潤劑槽后，集束成一根原紗。復(fù)合材料B卷第8頁（共6 頁）7 .在PAN法制備碳纖維的工藝過程中，為什么要進(jìn)行預(yù)氧化、碳化和石墨化三 個過程？答:PAN原絲的預(yù)氧化處理 預(yù)氧化的目的就是為了防止原絲在碳化時熔融， 通過氧化反應(yīng)使得纖維分子中含有羥基、染基，這樣可在分子間和分子內(nèi)形成氫 鍵，從而提高纖維的熱穩(wěn)定性。預(yù)氧絲的碳化預(yù)氧絲的碳化一般是在惰性氣氛中，將預(yù)氧絲加熱至1000 1800 C ,從而除去纖維中的非碳原子(如H、O、 N等)。生成的碳纖維的碳含量約為 95

13、%。碳化過程中，未反應(yīng)的聚丙烯月青進(jìn)一 步環(huán)化，分子鏈間脫水、脫氫交聯(lián)，末端芳構(gòu)化生成氨。隨著溫度的進(jìn)一步升高， 分子鏈間的交聯(lián)和石墨晶體進(jìn)一步增大。PAN的石墨化石墨化過程是在高純度 惰性氣體保護(hù)下于2000 3000 c溫度下對碳纖維進(jìn)行熱處理。碳纖維經(jīng)石墨化 溫度處理后，纖維中殘留的氮、氫等元素進(jìn)一步脫除，碳一碳重新排列，層面內(nèi) 的芳環(huán)數(shù)增加，層片尺寸增大，結(jié)晶態(tài)碳的比例增加。8 .復(fù)合材料成型時施加壓力的主要作用是什么？復(fù)合材料為什么要采用低壓成 型？答：(1)使熔融的樹脂具有一定的流動性，進(jìn)一步浸漬玻璃纖維布。使層壓板結(jié)構(gòu) 密實，提高層間粘結(jié)強(qiáng)度。(2)冷壓的目的是防止層壓板在冷卻過

14、程中的變形。用來克服膠布中揮發(fā)物產(chǎn)生的蒸氣壓力，防止形成大量的氣泡和微孔。通常制品的機(jī)械強(qiáng)度(拉伸、彎曲、壓縮等)隨壓力的增加而增加。但壓力不能過 大，否則玻璃纖維被壓碎，反而致使強(qiáng)度降低。層壓板的比重隨壓力的增加而增 加。壓力增加到一定值時，比重變化不明顯。層壓板的吸水性隨壓力增大而降低 9.如何選擇復(fù)合材料制件的成型方法？答(1)產(chǎn)量大且尺寸不太大時，采用壓制成型等機(jī)械化成型方法；(2)產(chǎn)量少且尺寸較大時，則采用手糊或噴射成型方法；(3)兩者之間則可采用樹脂傳遞成型法。(4)回轉(zhuǎn)體宜采用纖維纏繞成型法和離心澆鑄成型法10.手糊成型所用膠液里通常含有哪些輔助材料 ？它們的作用及用量范圍？ 答:(1)無捻粗紗：無捻粗紗容易浸透樹脂，在手糊成型中配合其他纖維制品使用， 可用于填充制品死角、單向強(qiáng)度要求高的制品和局部制品增強(qiáng)。(2)短切纖維氈：短切纖維毯比織物成本低、變形性好，增厚效果顯著，使用方便復(fù)合材料B卷 第9頁(共6 頁