復合材料練習題

復合材料練習題第一章緒論一、選擇題：從A、B、C、D當選擇出正確的答案。.混雜復合材料（ ）A.僅指兩種以上增強材料組成的復合材料B.是具有混雜纖維或顆粒增強的復合材料C.總被以為是兩向編織的復合材料D.一樣為多層復合材料.玻璃鋼是（）A.玻璃纖維增強A1基復合材料。B.玻璃纖維增強塑料。C.碳纖維增強塑料。D.氧化鋁纖維增強塑料。.功能復合材料（ ）A.是指由功能體和基體組成的復合材料。B.包括各類力學性能曲復合材料。C.包括各類電學性能的復合材料。D.包括各類聲學性能的復合材料。.材料的比模量和比強度越高（）A.制作同一零件時自重越小、剛度越大。B.制作同一零件時自重越大、剛度越大。C制作同一零件的自重越小、剛度越小。D.制作同一零件的自重越大、剛度越小。.以下圖中屬于短纖維增強的復合材料是（ ）ABC D二、復合材料為何具有可設計性？簡述復合材料設計的意義。組分的選擇、各組分的含量及散布設計、復合方式和程度、工藝方式和工藝條件的操縱等均阻礙復合材料的性能，給予復合材料的可設計性。意義：①每種組分只奉獻自己的優(yōu)勢，躲開自己的缺點。②由一組分的優(yōu)勢補償另一組分的缺點，做到性能互補。③使復合材料取得一種新的、優(yōu)于各組分的性能（疊加效應）。優(yōu)勝劣汰、性能互補、推陳出新。第二章復合材料的界面一、選擇題：從A、B、C、D當選擇出正確答案。.復合材料界面的作用（ ）A.僅僅是把基體與增強體粘結(jié)起來。B.將增強體經(jīng)受的載荷由基體傳遞到增強體。C老是使復合材料的性能得以改善。D.老是降低復合材料的整體性能。.浸潤性（ ）A.當YSL+Ylg<YSG時，易發(fā)生浸潤。B.當YSL+YLG>YSG時，易發(fā)生浸潤。C.接觸角。=0℃時，不發(fā)生浸潤。D.是液體在固體上的鋪展。.增強材料與基體的作用是（ ）A.增強材料是經(jīng)受載荷的要緊組元。B.基體是經(jīng)受載荷的要緊組元。C.增強材料與基體都是經(jīng)受載荷的要緊組元。D.基體起粘結(jié)作用并起傳遞應力和增韌作用。.混合定律（ ）A.表示復合材料性能隨組元材料體積含量呈線性轉(zhuǎn)變。B.表示復合材料性能隨組元材料體積含量呈曲性轉(zhuǎn)變。C表示復合材料性能與基體和增強體性能與含量的轉(zhuǎn)變。D.考慮了增強體的散布和取向。.短纖維復合材料普遍應用的要緊緣故（ ）A.短纖維比持續(xù)纖維廉價。B.持續(xù)纖維復合材料的制造方式靈活。C.短纖維復合材料老是各向同性。D.使短纖維定向排列比持續(xù)纖維容易。二、氧化鋁纖維和SiC纖維的密度別離為/cm3和/cm3,假設對這兩種纖維進行拉伸實驗,在拉伸實驗中直到纖維失效的變形為彈性變形，平均拉伸強度和失效應變氧化鋁纖維為1500MPa和％，SiC纖維為2300MPa和%。計算這兩種纖維的比模量和比強度。三、簡述復合材料增強體與基體之間形成良好界面的條件。答：在復合進程中，基體對增強體潤濕；增強體與基體之間不產(chǎn)生過量的化學反映，生成的界面相能承擔傳遞載荷的功能。復合材料的界面效應，取決于纖維或顆粒表面的物理和化學狀態(tài)、基體本身的結(jié)構(gòu)和性能、復合方式、復合工藝條件和環(huán)境條件。四、復合材料的界面具有如何的特點？答：界面相的化學組成、結(jié)構(gòu)和物理性能與增強材料和基體的均不相同，對復合材料的整體性能產(chǎn)生重大阻礙。界面具有必然的厚度（約幾個納米到幾個微米），厚度不均勻。材料特性在界面是不持續(xù)的，這種不持續(xù)可能是陡變的，也可能是漸變的。材料特性包括元素濃度、原子的配位、晶體結(jié)構(gòu)、密度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等。第三章復合材料的增強體一、選擇題.Kevlar纖維（ ）A.由干噴濕紡法制成。B.軸向強度較徑向強度高。C.強度性能可維持到1000c以上。D.由化學沉積方式制成。.玻璃纖維（ ）A.由SiO2玻璃制成。B.在所有纖維中具有最高的比彈性模量。C.具有短程網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。D.價錢廉價、品種多。.SiC纖維（ ）A.用漿體成型法制成。B.用化學氣相沉積法制成。C.有時含有W芯。D.經(jīng)常使用于聚合物基復合材料。.生產(chǎn)碳纖維的要緊原料有（ ）A.瀝青。B.聚丙烯腈。C.聚乙烯。D.人造絲。.各類纖維在拉伸斷裂前不發(fā)生任何屈服，但在SEM下觀察到：（ ）A.Kevlar49纖維呈韌性斷裂，有徑縮及斷面減小B.碳纖維呈韌性斷裂，有斷面收縮。C.玻璃纖維呈韌性斷裂，有斷面收縮。D.碳纖維、玻璃纖維呈脆性斷裂，無斷面收縮。.晶須（ ）A.是含有缺點很少的單晶短纖維。B.長徑比一樣大于10。C.直徑為數(shù)十微米。D.含有很少缺點的短纖維。二、玻璃纖維什么緣故具有高強度？試討論玻璃纖維強度的因素。玻璃纖維的理論強度很高，可是由于微裂紋的存在，產(chǎn)生應力集中，發(fā)生破壞，從而降低了玻璃的強度。玻璃纖維經(jīng)高溫成型時減少了玻璃溶液的不均一性，使得裂紋產(chǎn)生的機遇減小，同時玻璃纖維的橫截面較小，使裂紋存在的概率也減少，致使玻璃纖維強度較高。阻礙因素：⑴一樣情形下，玻璃纖維的拉伸強度隨直徑變細而拉伸強度增加。⑵隨纖維長度增加，纖維強度顯著下降。⑶化學組成對強度的阻礙。一樣來講，含堿量越高，強度越低。⑷寄存時刻對纖維強度的阻礙一一纖維的老化。當纖維寄存一段時刻后，強度下降。⑸施加負荷時刻對纖維強度的阻礙一一纖維的疲勞。纖維強度隨施加負荷時刻的增加而降低。⑹玻璃纖維成型方式和成型條件對強度的阻礙。如硬化速度越快，拉制的玻璃纖維強度也越高。三、簡述聚丙烯旗基碳纖維的制造工藝。用聚丙烯睛原絲生產(chǎn)碳纖維的要緊工藝流程：.熱穩(wěn)固化處置（預氧化處置）氧化性氣氛中，200?300℃,使鏈狀聚丙烯睛分子發(fā)生交聯(lián)、環(huán)化、氧化、脫氫等化學反映，形成耐熱的梯形結(jié)構(gòu)，以經(jīng)受更高的碳化溫度，提高碳化收率，改善力學性能，穩(wěn)固化處置進程中，前驅(qū)絲一直維持牽伸狀態(tài)。.碳化處置在高純惰性氣氛和必然張力下，將預氧絲加熱至1000?1500c發(fā)生熱分解，以除去非碳原子（N、H、O）等，形成亂層石墨結(jié)構(gòu)，生成碳含量約95wt%的碳纖維。.石墨化處置在高純氮氣愛惜下，快速升溫至2000?3000℃,碳纖維中殘留的非碳原子進一步脫除，亂層石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為類似石墨的結(jié)晶狀態(tài)，對纖維繼續(xù)施加牽伸力，使石墨晶體的六角層平面平行于纖維軸取向。四、碳纖維表面處置方式有哪些。.表面清潔法，大體是將碳纖維在惰性氣體愛惜下加熱到必然的高溫并保溫一按時刻，從而達到清除水，凈化其表面的目的。.氧化法氧化法的目的在于增加纖維表面的粗糙度和極性基團含量。氧化法有液相氧化法和氣相氧化法。液相氧化法又可分為介質(zhì)直接氧化法和陽極氧化法兩種方式。介質(zhì)直接氧化法利用的氧化劑為濃硝酸、次氯酸鈉等液體，不僅工藝進程比較復雜，而且廢液及洗滌液造成污染，工業(yè)上已很少采納。氣相氧化法采納的氧化劑有空氣、臭氧、氧氣和二氧化碳等。電解氧化是用碳纖維作陽極，在不同電解質(zhì)溶液中于必然電流密度下，靠電解產(chǎn)生的初生態(tài)氧對碳纖維進行氧化刻蝕。.表面涂層法該方式是通過必然途徑，將某種聚合物、表面處置劑、偶聯(lián)劑或金屬涂覆在碳纖維的表面，減弱碳纖維表面的缺點，緩和界面應力，從而提高復合材料性能的碳纖維處置方式。.等離子體法利用等離子體可對碳纖維表面進行侵蝕、氧化，使其表面的物理和化學狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，處置后碳纖維表面產(chǎn)生侵蝕溝槽并形成等化學基團。六、氣相生長碳纖維是一種長度為10~100um,直徑為150nm左右的微米級碳纖維，由于價錢低廉，常被用于做樹脂基復合材料的第二相以增增強度或提高導電性能，某實驗中，為了改善氣相生長碳纖維在樹脂基體中的分散性，對氣相生長碳纖維表面進行雙氧水和硝酸處置。結(jié)果說明，處置后的氣相生長碳纖維在樹脂中的分散性有了明顯改善，復合材料的導電性能的實驗結(jié)果如下表：碳纖維含量vt%（未經(jīng)過表面處理）復合材料的體積電阻率◎?cm碳纖維含量vt%（經(jīng)過表面處理）復合材料的體積電阻率◎?cm0無法測量0無法測量230002無法測量32500387004442005515006660077126請畫出碳纖維處置前后，碳纖維含量對復合材料導電性能阻礙的示用意，并對該實驗現(xiàn)象作出說明。第四章 聚合物基復合材料一、選擇題。從A、B、C、D當選擇出正確的答案。.聚酰亞胺的利用溫度一樣在：（）A.120℃以下B.180℃以下C.250℃以下D.250℃以下.拉擠成型是（ ）A.低勞動強度、高效率FRP生產(chǎn)方式。B.適于大型、復雜形狀制品。C適于恒定截面型材。D.設備投資少。.玻璃纖維增強環(huán)氧復合材料力學性能受吸濕阻礙，緣故是（ ）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.纖維吸濕、強度降低。D.破壞纖維與基體界面。.碳纖維表面處置是為了（ ）A.表面引入活性官能團，如一COOH,—OH或＞C=OB.表面引入偶聯(lián)劑。C.清除表面污染。D.增加纖維與基體粘接強度。5.偶聯(lián)劑是如此一種試劑，（ ）A.它既能與纖維反映，又能與基體反映。B.它能與纖維反映，但不能與基體反映，也不與基體相容。C.它能與纖維反映，不與基體反映，但與基體相容。D.它不與纖維反映，但與基體反映或相容。6.飛機上的大型結(jié)構(gòu)件是通過，（ ）A.手糊成型制造。B.纏繞成型制造。C.熱壓罐成型制造。D.模壓成型制造。7.目前，大多數(shù)聚合物基復合材料可利用溫度為（ ）A.低于100℃B.低于200℃C.低于300℃D.低于400℃二、試述聚合物基復合材料有哪些要緊的成型方式，并彼此對照，討論不同成型方式的優(yōu)缺點（至少3種）。.手糊成型工藝是復合材料最先的一種成型方式，也是一種最簡單的方式。第一，在模具上涂刷含有固化劑的樹脂混合物，再在其上鋪貼一層按要求剪裁好的纖維織物，使其均勻浸膠并排除氣泡后，反復上述進程直至達到所需厚度為止。然后，在必然壓力作用下加熱固化成型（熱壓成型）或利用樹脂體系固化時放出的熱量固化成型（冷壓成型），最后脫模取得復合材料制品。優(yōu)勢：①不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復雜產(chǎn)品的生產(chǎn)；②設備簡單、投資少、設備折舊費低。③工藝簡單；④易于知足產(chǎn)品設計要求，能夠在產(chǎn)品不同部位任意增補增強材料⑤制品樹脂含量較高，耐侵蝕性好。缺點：①生產(chǎn)效率低，勞動強度大，勞動衛(wèi)生條件差。②產(chǎn)品質(zhì)量不易操縱，性能穩(wěn)固性不高。③產(chǎn)品力學性能較低.噴射成型將不飽和聚酯樹脂從噴槍噴出，同時將纖維用切割機切斷并由噴槍中心噴出，與樹脂一路均勻沉積到模具上。優(yōu)勢：生產(chǎn)效率可提高數(shù)倍，勞動強度降低，能夠制作大尺寸制品。缺點：厚度和纖維含量都較難精準操縱，樹脂含量一樣在60%以上，孔隙率較高，制品強度較低，施工現(xiàn)場污染和浪費較大。.袋壓成型將纖維預制件鋪放在模具中，蓋上柔軟的隔離膜，在熱壓下固化，通過所需的固化周期后，材料形成具有必然結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。優(yōu)勢：具有孔隙率低，致密性好，尺寸穩(wěn)固、準確、性能優(yōu)良，適應性強。缺點：生產(chǎn)周期長，效率低、袋材料昂貴等。.模壓成型將定量的模塑料或顆粒狀樹脂與短纖維的混合物放入放開的金屬對模中，閉模后加熱使其熔化，并在壓力作用下充滿模腔，形成與模腔相同形狀的模制品；再經(jīng)加熱使樹脂進一步發(fā)生交聯(lián)反映而固化，或冷卻使熱塑性樹脂硬化，脫模后取得復合材料制品。優(yōu)勢：較高的生產(chǎn)效率，制品尺寸準確，表面光潔，多數(shù)結(jié)構(gòu)復雜的制品可一次成型,無需有損制品性能的二次加工，制品外觀及尺寸的重復性好，容易實現(xiàn)機械化和自動化等。缺點：模具設計制造復雜，壓機及模具投資高。制品尺寸受設備限制，一樣只適合制造批量大的中、小型制品。.纏繞成型是一種將浸漬了樹脂的紗或絲束纏繞在回轉(zhuǎn)芯模上、常壓下在室溫或較高溫度下固化成型的一種復合材料制造工藝，是一種生產(chǎn)各類尺寸回轉(zhuǎn)體的簡單有效的方式。能按性能要求配置增強材料，結(jié)構(gòu)效率高；自動化成型，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)固，生產(chǎn)效率高。.拉擠成型

拉擠成型工藝中，第一將浸漬過樹脂膠液的持續(xù)纖維束或帶狀織物在牽引裝置作用下通過成型模而定型；第二，在模中或固化爐中固化，制成具有特定橫截面形狀和長度不受限制的復合材料，如管材、棒材、槽型材、工字型材、方型材等。拉擠成型的最大特點是持續(xù)成型，制品長度不受限制，力學性能尤其是縱向力學性能突出，結(jié)構(gòu)效率高，制造本錢較低，自動化程度高，制品性能穩(wěn)固。四、在聚合物基復合材料中，什么緣故必需有適度的界面粘結(jié)？答：界面粘結(jié)的好壞直接阻礙增強體與基體之間的應力傳遞成效，從而阻礙復合材料的宏觀力學性能。界面粘結(jié)太弱，復合材料在應力作用下容易發(fā)生界面脫粘破壞，纖維不能充分發(fā)揮增強作用。假設對增強材料表面采納適當改性處置，不但能夠提高復合材料的層間剪切強度，而且拉伸強度及模量也會取得改善。但同時會致使材料沖擊韌性下降，因為在聚合物基復合材料中，沖擊能量的耗散是通過增強體與基體之間界面脫粘、纖維拔出、增強樹料與基體之間的摩擦運動及界面層可塑性變形來實現(xiàn)的。假設界面粘結(jié)太強，在應力作用下，材料破壞進程中正在增加的裂紋容易擴散到界面，直接沖擊增強材料而呈現(xiàn)脆性破壞。適當調(diào)整界面粘結(jié)強度，使復合材料的裂紋沿界面擴展，形成曲折的途徑，耗散較多的能量，那么能提高復合材料的韌性。因此，不能為提高復合材料的拉伸強度或抗彎強度而片面提高復合材料的界面粘結(jié)強度，要從復合樹料的綜合力學性能動身，根掘具體要求設計適度的界面粘結(jié)，即進行界向優(yōu)化設計。五、簡述聚合物基復合材料與其它類型的復合材料相較具有哪些特點？答：①比強度大，比模量大。②耐疲勞性能好。聚合物基復合材材料中，纖維與基體的界面能有效阻止裂紋的擴展，破壞是慢慢進展的，破壞前有明顯的預兆。③減振性好。復合材料是基體界面有吸震能力，因此振動阻尼高。④耐燒蝕性能好。因聚合物基復合材料的比熱容大，熔化熱和汽化熱也大，高溫下能吸收大量的熱能，是良好的耐燒蝕材料。⑤工藝性好。制造工藝簡單，過載時平安性好。六、某種玻璃纖維單向增強環(huán)氧樹脂復合材料，玻璃纖維的截面形狀為圓形，其體積含量為65%，試預測其縱向剛度和計算纖維的重量百分率。(環(huán)氧樹脂的強度是80MPa，剛度是，比重為/cm3。玻璃纖維的強度是2500MPa，剛度是72GPa，比重為g/cm3)第五章金屬基復合材料第五章金屬基復合材料一、選擇題：從A、B、C、D當選擇出正確答案.通常MMC( )A.采納高熔點、重金屬作為基體。B.要比基體金屬或合金的塑性與韌性差。C.要比基體金屬或合金的工作溫度高。D.要比基體金同或合金的彈性模量低。.在體積含量相同情形下，SiC晶須與顆粒增強MMC（ ）A.具有大體相同的抗拉強度和屈服強度。B.具有大體相同的拉伸模量。C.具有大體相同的斷裂韌性。D.具有大體相同的蠕變性能。.MMC制備工藝中，固態(tài)法與液態(tài)法相較（ ）A.增強材料與基體浸潤性要求能夠降低。B.增強材料在基體中散布更均勻。C.增強材料僅局限于長纖維。D.增強材料/基體界面反映更猛烈（若是存在界面反映時）.為了改善增強材料與基體浸潤性，制備MMC時，能夠（ ）A.基體合金化，以降低液態(tài)基體的表面張力。B.基體合金化，以增加液態(tài)基體與增強材料的界面能C.涂層，增加增強材料的表面能。D.涂層，降低增強材料的表面能。.MMC中，目前典型的增強材料/基體界面包括有（ ）A.不發(fā)生溶解，也不發(fā)生界面反映，如B/A1。B.不發(fā)生溶解，但發(fā)生界面反映，如Bf/Ti。C.極不容易相互浸潤，又能發(fā)生強烈界面反映，如Cf/A1D.既容易相互浸潤，又不發(fā)生界面反映，如SiC/Al。.金屬基復合材料通常（ ）A.以重金屬作基體。B.延性比金屬差。C.彈性模量比基體低。D.較基體具有更高的高溫強度。.金屬基復合材料的利用溫度范圍為（ ）A.低于300r B.在350—1100℃之間。C.低于800℃ D.高于l000℃二、簡述液相法和固相法制備金屬基復合材料的不同點。答：液態(tài)金屬法是金屬基體處于熔融狀態(tài)下與固體增強物復合成材料的方式。金屬在熔融態(tài)流動性好，在必然的外界條件下容易進入增強物間隙中。液態(tài)法制造金屬基復合材料時，制造溫度高，易發(fā)生嚴峻的界面反映，有效的操縱界面反映是液態(tài)法的關鍵。固相法將金屬粉末或金屬箔與增強物按設計要求以必然的含量、散布、方向混合或排布在一路，再通過加熱、加壓，將金屬基體與增強物復合在一路。整個工藝進程處于較低的溫度，金屬基體和增強物都處于固態(tài)，界面反映不嚴峻。三、表達金屬基復合材料基體選擇的原那么。答：⑴金屬基復合材料構(gòu)件的利用性能要求是選擇金屬基體材料最重要的依據(jù)。⑵由于增強體的性質(zhì)和增強機理不同，在基體材料的選擇上有專門大不同。⑶選擇金屬基體時要充分考慮基體與增強體的相容性和物理性能匹配。盡可能幸免增強體與基體合金之間有界面反映，界面潤濕性良好。四、簡述粉末冶金法制備金屬基復合材料的優(yōu)缺點。粉末冶金法是將金屬粉末充滿在排列規(guī)整或無規(guī)那么取向的短纖維或晶須間隙中，然后進行燒結(jié)或擠壓成型。優(yōu)勢：①燒結(jié)溫度低于金屬熔點，減小界面反映付復合材料性能的不利阻礙。②可依照性能要求，使增強材料與基體金屬粉末以任何比例混合。③可降低增強材料與基體相互濕潤和密度差的要求，使顆?；蚓ы毦鶆蛏⒉荚诮饘倩鶑秃喜牧系幕w中。④采納熱等靜壓工藝時，其組織細化、致密、均勻，一樣可不能產(chǎn)生偏析、偏聚等缺點。⑤粉未冶金法制備的金屬基復合材料可通過傳統(tǒng)的金屬加工方式進行二次加工。能夠取得所需形狀的復合材料構(gòu)件的毛坯。缺點：①工藝進程比較復雜；②金屬基體必需制成粉末，增加了工藝的復雜性和本錢；③在制備鋁基復合材料時，還要避免鋁粉引發(fā)的爆炸。五、討論A12O3顆粒和B4C顆粒這兩種增強體是不是適合用于鎂基復合材料的增強體？答：A12O3顆粒不適合用于鎂基復合材料的增強體，因為會發(fā)生以下化學反映：3Mg+A12O3=2A1+3MgO降低其與基體之間的結(jié)合強度，而經(jīng)常使用的A12O3常含有少量的SiO2,與Mg發(fā)生強烈反映：2Mg+SiO2=Si+2MgO2Mg+Si=Mg2Si（沉淀，危害界面結(jié)合強度因此，鎂基復合材料中較少采納ai2o3作為增強體。b4c顆粒適合用于鎂基復合材料的增強體，因為b4c與純鎂不反映，但顆粒表面的玻璃態(tài)B2O3與Mg發(fā)生界面反映，液相的產(chǎn)生使得潤濕性增加，不但不降低界面的結(jié)合強度，還有利于復合材料具有優(yōu)良的力學性能。六、已知含20VOL%SiCp/Al,在350c和應力為50MPa時的蠕變速度為x10-7s-i,該材料的蠕變應力指數(shù)n為15.計算在350℃,當應力增加到60MPa時該材料的蠕變速度。答：X10-6S-1第六章陶瓷基復合材料一、選擇題：從A、B、C、D當選擇出正確答案.用碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷（ ）A.提高了抗熱震性。B.降低了熱膨脹系數(shù)。C.減少了熱傳導性。D.增加了密度。.微裂紋增韌（ ）A.主若是由于顆粒熱膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的殘余應力B.是由于顆?？偺幱诶瓚顟B(tài)。C.是由于顆?？偺幱趬簯顟B(tài).D.顆粒的壓力狀態(tài)與熱膨脹系數(shù)失配和壓力大小有關。.相變增韌（ ）A.是由于陶瓷基體中加入的氧化鋯由單斜相轉(zhuǎn)變成四方相。B.是由于陶瓷基體中加入的氧化鋯由四方相轉(zhuǎn)變成單斜相。C其增韌機理是陶瓷基體由于氧化鋯相變產(chǎn)生了微裂紋。D.老是致使陶瓷基復合材料的強度下降。.纖維拔出（ ）A.是纖維在外力作用下與基體的離開。B.其撥出能老是小于脫粘能。C.其拔出能老是大于脫粘能。D.增韌作用比纖維脫粘強。二、試說明ZrO2相變增韌的機理。答：當材料受到外應力時，基體對ZrO2的壓抑作用取得松弛，ZrO2顆粒發(fā)生四方相到單斜相的轉(zhuǎn)變，并在基體中引發(fā)微裂紋，從而吸收了主裂紋擴展的能量，達到增加斷裂韌性的成效。三、以下圖為某纖維增強陶瓷基復合材料的應力一應變曲線，依照該圖回答以下問題：⑵當。>。0后曲線繼續(xù)上升表示的意義？⑶圖中曲線最高點ob表示的意義？⑷當o>ob后曲線下降表示的意義？答：⑴圖中曲線的第一個轉(zhuǎn)折點o0表示基體微開裂。⑵當。>。0后曲線繼續(xù)上升表示纖維繼續(xù)彈性變形，基體非彈性變形以至微裂。⑶圖中曲線最高點0b表示纖維斷裂。⑷當o>ob后曲線下降表示纖維斷裂以至拔出--復合材料斷裂時期。表現(xiàn)出纖維的增韌成效。四、任意設計一種陶瓷基復合材料，簡述設計原理、制備工藝、性能及機理，并分析其可能的應用領域。）答.略五、以下圖為C/LAS微晶玻璃復合材料的性能與纖維含量的關系。請回答以下問題：⑴Cf的最正確含量范圍為多少？答：⑴纖維含量為30?35%時，可取得較高的抗彎強度和斷裂韌性配合。⑵隨碳纖維含量的增加，斷裂韌性K[C增加。纖維拔出與裂紋偏轉(zhuǎn)是Cf/LAS微晶玻璃復

合材料韌性提高的要緊機制，因此纖維含量增多，阻止裂紋擴展的勢壘增加，拔出功增加，材料的脆性取得改善。當纖維含量超過必然量時，纖維局部份散不均勻，相對密度降低，氣孔率增加，抗彎強度反而降低。六、試述陶瓷基復合材料有幾種界面結(jié)合方式，其界面操縱方式又有哪幾類？答：陶瓷基復合材料的界面結(jié)合方式有：⑴化學結(jié)合⑵物理結(jié)合⑶機械結(jié)合⑷擴散結(jié)合；其中以化學結(jié)合為主，有時幾種界面結(jié)合方式同時存在。界面操縱方式：⑴改變增強體表面的性質(zhì)。目的在于避免增強體與基體之間的反映，從而取得最正確的界面力學特性。改變增強體表面的性質(zhì)的另一個目的是改善纖維與基體之間的結(jié)合力。⑵向基體添加特定的元素。在用燒結(jié)法制造陶瓷基復合材料的進程中，為了有助于燒結(jié)，常常在基體中添加一些元素。有時為了使纖維與基體發(fā)生適度的反映以操縱界面，也能夠添加一些元素。⑶增強體的表面涂層。涂層的要緊目的是避免成型進程中纖維與基體反映；調(diào)劑界面剪切破壞能量以提高剪切強度。七、別離簡述延性顆粒和剛性顆粒增強陶瓷基復合材料的增韌機理。答：①延性顆粒是指金屬顆粒Cr、Fe、Ni、Co、Mo、W等，通過這些金屬第二相粒子的加入在外力作用下產(chǎn)生必然的塑性變形或沿晶界滑移產(chǎn)生蠕變來減緩應力集中，達到增韌作用。②剛性顆粒是指陶瓷，由于第二相粒子與基體晶粒之間的彈性模量與熱膨脹系數(shù)上的不同，在冷卻進程中粒子與基體周圍形成殘余應力場，這種應力場與擴展裂紋尖端應力交互作用，從而產(chǎn)生裂紋偏轉(zhuǎn)、繞道、分支和釘扎等效應，對基體起增韌作用。第七章炭/炭復合材料第七章炭/炭復合材料一、選擇題：從A、B、C、D當選擇出正確答案。C/C具有（ ）A.比PMC、MMC更高的高溫強度。B.假塑性斷裂待性，在高溫下比陶瓷或石墨的斷裂韌性高。C.優(yōu)良的高溫摩擦摩損特性。D.各向同性的拉伸、緊縮強度和模量。C/C能夠作為（ ）A.比石墨性能更好的高溫熱壓模具。B.軍用或民用飛機剎車裝置中的摩擦材料。C.航天飛機的機冀和鼻錐。D.固體火箭發(fā)動機噴管的喉襯或噴口部件。C/C中的基體碳，能夠選用（ ）A.瀝青碳。B.天然石墨。C.炭黑。D.瀝青碳、沉積碳和樹脂碳一起作為基體碳。C/C的CVI工藝（ ）A.其原理與陶瓷基復合材料的CVI相同。B.可分為等溫、溫度梯度、壓力梯度和溫度-壓力梯度方式。C.該工藝中，為避免孔隙口的堵塞應使擴散速度大于沉積速度。D.該工藝中，為避免孔隙口的堵塞應使擴散速度小于沉積速度。.瀝青碳為基體的C/C（ ）A.在不同溫度下熱處置后，其性能沒有轉(zhuǎn)變。B.在不同溫度下熱處置后.其石墨化程度不同C.碳纖維/瀝青碳界面結(jié)構(gòu)為TOG。D.碳纖維/瀝青碳界面結(jié)構(gòu)為POG。選擇C/C高溫抗氧化涂層材料的要緊關鍵是（）A.涂層材料的高熔點。B.涂層材料高溫抗氧化性和其熱膨脹系數(shù)。C.涂層的氧擴散滲透率極低和與C/C的熱膨脹系數(shù)匹配性D.涂層材料高溫揮發(fā)性。二、C/C復合材料的抗氧化涂層必需具有哪些特性？⑴涂層系統(tǒng)必需能夠有效地阻止氧的侵入，既要有一個低的氧氣滲透率，同時盡可能減少涂層中的缺點數(shù)量，保證涂層材料的均勻性。⑵涂層要能阻擋碳的向外擴散，尤其對含有氧化物的涂層，因為氧化物易被碳還原。⑶涂層與基體、涂層之間要有較高的粘結(jié)強度，這需要好的潤滑性能和選擇適合的工藝條件。⑷涂層與基體、涂層之間必需保證機械和化學相容性，在升、降溫時，涂層與基體、涂層之間不能彼此反映而分解或生成新相，或發(fā)生相變引發(fā)體積轉(zhuǎn)變。⑸涂層與基體、涂層之間的線膨脹系數(shù)盡可能匹配，以幸免涂覆和利歷時因熱循環(huán)造成的熱應力引發(fā)涂層顯現(xiàn)裂紋，乃至剝落。⑹為避免涂層的揮發(fā)：涂層材料要有低的蒸氣壓。⑺考慮到實際的利用環(huán)境，涂層要有必然的力學性能，可經(jīng)受必然的壓力和沖洗力。另外，也要考慮涂層的耐侵蝕性能（耐酸、堿、鹽及潮濕氣體等）。三、試述C/C復合材料的制備方式。答：C/C復合材料最經(jīng)常使用的兩種制備工藝：化學氣相滲透法和液相浸漬碳化法?；瘜W氣相滲透（CVI）工藝是最先采納的一種制備工藝。其工藝是：把碳纖維織物預制體放入專用CVI爐中，加熱至所要求的溫度，通入碳氫氣體，這些碳氫氣體分解并在織物的碳纖維周圍和間隙中沉積上碳（稱作熱解碳）。依照制品的厚度、所要求的致密化程度與熱解碳的結(jié)構(gòu)來選擇CVI工藝參數(shù)，要緊參數(shù)有：源氣種類、流量、沉積溫度、壓力和時刻?；瘜W氣相滲透工藝有等溫CVI法、