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复合材料概论总思考题

—•复合材料总论

1.什么是复合材料？复合材料的主要特点是什么？

①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。

②1）组元之间存在着明显的界面；2）优良特殊性能；3）可设计性；4）材料和结构的统一

2.复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点

（1）比强度，比模量高（2）良好的高温性能（3）良好的尺寸稳定性（4）良好的化学稳定性（5）良好的抗疲

劳、蠕变、冲击和断裂韧性（6）良好的功能性能

3.复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。4种命名途径

①根据增强材料和基体材料的名称来命名，如碳纤维环氧树脂复合材料

②（1）强调基体：酚醛树脂基复合材料（2）强调增强体：碳纤维复合材料（3）基体与增强体并用：碳纤维增

强环氧树脂复合材料（4）俗称：玻璃钢

4•常用不同种类的复合材料（PMC,MMC,CMC）各有何主要性能特点?

PMCMMCCMC（陶瓷基）

使用温度60〜250°C400〜600C1000〜1500C

材料硬度低高最高

强度较高较高较高

耐老化性能差中优

导热性能差好一般

耐化学腐蚀性能好差好

生产工艺难易程度成熟居中最复杂

生产成本最低居中最高

5.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪

些内容?3个层次

答：1、一次结构：由集体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界

面区的性能；

二次结构：由单层材料层复合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何三次结构：

指通常所说的工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。

2、①单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能；

②铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排，该层次决定层合板的性能；

③结构设计：最后确定产品结构的形状和尺寸。

6.试分析复合材料的应用及发展。

答：①20世纪40年代，玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后，纤维复合材料发展成为具有工程意义

的材料。至60年代,在技术上臻于成熟,在许多领域开始取代金属材料。

②随着航空航天技术发展，对结构材料要求比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好。

针对不同需求,出现了高性能树脂基先进复合材料,标志在性能上区别于一般低性能的常用树脂基复合材料。以后

又陆续出现金属基和陶瓷基先进复合材料。

③经过60年代末期使用,树脂基高性能复合材料已用于制造军用飞机的承力结构,今年来又逐步进入其他

工业领域。

④70年代末期发展的用高强度、高模量的耐热纤维与金属复合,特别是与轻金属复合而成金属基复合材

料，克服了树脂基复合材料耐热性差和不到电、导热性低等不足。

⑤80年代开始逐渐发展陶瓷基复合材料，采用纤维补强陶瓷基体以提高韧性。主要目标是希望用以制造

燃气涡轮叶片和其它耐热部件。

二、复合材料的基体材料

1.复合材料中聚合物基体的主要作用是什么？3个作用

答：①把纤维黏在一起，并使纤维位置固定；②分配纤维间的载荷，并使载荷均衡；③保护纤维不受环境影

响，免受各种损伤。

2.选择金属基体的主要原则是什么？3个原