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1、复合材料习题第四章一、判断题：判断以下各论点的正误。1、基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化。()2、比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比。(Y)3、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但非充分条件。N)4、基体与增强体间界面的模量比增强体和基体高，那么复合材料的弹性模量也越高。()5、界面间粘结过强的复合材料易发生脆性断裂。()6、脱粘是指纤维与基体完全发生别离的现象。()7、混合法那么可用于任何复合材料的性能估算。()8、纤维长度lc时，纤维上的拉应力达不到纤维的断裂应力。()二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。1、复合材料界面的作用(B)A、仅仅是把基体与增
2、强体粘结起来。B、将整体承受的载荷由基体传递到增强体。C、总是使复合材料的性能得以改善。D、总是降低复合材料的整体性能。2、浸润性(A、D)A、s+v7w时，易发生浸润。C、接触角9=0。时，不发生浸润。D、是液体在固体上的铺展。3、增强材料与基体的作用是(A、D)A、增强材料是承受载荷的主要组元。B、基体是承受载荷的主要组元。C、增强材料和基体都是承受载荷的主要组元。D、基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用。4、混合定律（八）A、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈线性变化。B、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈曲性变化。C、表达了复合材料的性能与基体和增强体性能与含量的变化。D、考虑了增
3、强体的分布和取向。5、剪切效应是指（八）A、短纤维与基体界面剪应力的变化。B、在纤维中部界面剪应力最大。C、在纤维末端界面剪应力最大。D,在纤维末端界面剪应力最小。6、纤维体积分量相同时，短纤维的强化效果趋于连续纤维必须(C)A、纤维长度l=51coB、纤维长度l51c。C、纤维长度1=5-101cD、纤维长度l101c7、短纤维复合材料广泛应用的主要原因（A、B）A、短纤维比连续纤维廉价。B、连续纤维复合材料的制造方法灵活。C、短纤维复合材料总是各相同性。D、使短纤维定向排列比连续纤维容易。8、当纤维长度1L时，纤维上的平均应力（A、C）A、低于纤维断裂应力。B、高于纤维断裂应力。C、正比于
4、纤维断裂应力。D、与1无关。六、简述复合材料增强体与基体之间形成良好界面的条件。在复合过程中，基体对增强体润湿；增强体与基体之间不产生过量的化学反响；生成的界面相能承当传递载荷的功能。复合材料的界面效应，取决于纤维或颗粒外表的物理和化学状态、基体本身的结构和性能、复合方式、复合工艺条件和环境条件。七、根据下列图，讨论为什么在相同体积含量下，SiC晶须增强MMC强度（抗拉与屈服强度）均高于颗粒增强MMC,而这两者的弹性模量相差不大。解答：从混合定律及晶须与颗粒的强度与模量考虑。九、试述影响复合材料性能的因素。基体和增强材料（增强体或功能体）的性能；复合材料的结构和成型技术；复合材料中增强材料与基
5、体的结合状态（物理的和化学的）及由此产生的复合效应。十、复合材料的界面具有怎样的特点？界面相的化学组成、结构和物理性能与增强材料和基体的均不相同，对复合材料的整体性能产生重大影响。界面具有一定的厚度（约几个纳米到几个微米），厚度不均匀。材料特性在界面是不连续的，这种不连续性可能是陡变的，也可能是渐变的。材料特性包括元素的浓度、原子的配位、晶体结构、密度、弹性模量、热膨胀系数等。十一、什么是浸润？如何描述浸润程度的大小？试讨论影响润湿角大小的因素。洞湿条件示意图浸润：固-气界面被固-液界面置换的过程，用于描述液体在固体外表上自动铺展的程度。固体外表的润湿程度可以用液体分子对其外表的作用力大小来表
6、征，具体来说就是接触角。Young公式讨论了液体对固体的润湿条件：降低液-固外表能和液-气外表能或者增大固-气外表能有助于润湿。=0o（v=sv-s）,完全浸润；00sv-sO,局部浸润；90o（sv0卜0八0彳 /CH 一j C-OH*B2O3碳化硅涂层能使硼纤维具有突出的抗氧化性。因为硼接触不到铝，硼化物的形成完全被抑制。铝与硅不形成化合物，而铝与碳的反响在碳化硅存在的情况下，在热力学上是非常困难的。硼或铝穿过碳化硅移动的扩散系数在800K时非常小，25m的碳化硅层已足以阻挡扩散。十九、什么是增强材料的外表处理？简述偶联剂的化学结构及作用。外表处理是在增强材料的外表涂覆上外表处理剂(包括浸
7、润剂、偶联剂、助剂等物质)，它有利于增强材料与基体间形成良好的粘结界面，从而到达提高复合材料各种性能的目的。偶联剂的化学结构：分子两端含有性质不同的基团，一端的基团与增强材料外表发生化学作用或物理作用，另一端的基团那么能和基体发生化学作用或物理作用，从而使增强材料与基体很好地偶联起来，获得良好的界面粘结，改善了多方面的性能，并有效地抵抗水的侵蚀。二十、试讨论玻璃纤维的外表处理中偶联剂用量确实定及影响外表处理效果的因素。偶联剂的用量会影响最后处理效果，在实际应用中起偶联作用的是偶联剂单分子层。过多地使用偶联剂是不必要和有害的。每种偶联剂的实际最正确用量，多数要从实验中确定。偶联剂用量也可采用计算
8、法求得：10Og给定被处理的增强材料的外表积，被Ig硅烷偶联剂的最小涂覆面积除，即得该硅烷偶联剂在IOog此种被处理材料上涂覆一单分子层时所需要的量。偶联剂在被处理材料外表上的涂覆并非只是单分子层，被处理材料单丝之间的间隙中往往比外表上含有更多的偶联剂，也不能保证偶联剂分子全部涂覆在被处理材料的外表上，所以，偶联剂的实际用量应高于上述计算值。影响处理效果的因素：处理方法的影响：不同的处理方法会影响处理效果。一般来说，前处理法的效果最为明显。烘焙温度的选择：温度过低不起反响，达不到应有的偶联效果；温度过高会引起偶联剂分解和自聚等不良后果，以致严重影响偶联效果。烘焙时间的选择：烘焙时间应选择在一定
9、烘焙温度下偶联剂与玻璃纤维外表的偶联反响能充分进行。随着烘焙时间的延长，被处理玻璃纤维的憎水性有所提高，但是处理时间过长生产效率就低。一般采用高温短时间的烘焙制度。处理液的配制及使用；直接影响处理效果，应该严格控制处理液的PH值，以抑制水解产物的自行缩合。在整个处理过程中，对处理液的PH值应不断调节。二十一、试述碳纤维的外表处理方法及作用效果：1,外表浸涂有机化合物：采用类似纺织中的浆纱工艺，在碳纤维外表涂覆含有反响性端基的树脂（羟端基的丁二烯/丙烯酸共聚物等），以改善碳纤维的界面粘结性。2,外表涂覆无机化合物：外表上沉积无定形碳：在高模量结晶型碳纤维外表加涂一层低模量无定形碳，无定形碳活性大，易与树脂浸润，提高界面粘结力，能显著提高碳纤维复合材料的层间剪切强度。加涂碳化物：用化学气相沉积（CVD）的方法加涂碳化物。3、外表化学处理：臭氧氧化法：臭氧极易分解成一个氧分子和一个新生态活泼氧原子，氧化碳纤维外表的不饱和碳原子，生成含氧官能团。阳极电解氧化法：靠电解产生的新生态氧对碳纤维外表进行氧化和腐蚀，碳纤维外表被氧化腐蚀，使比外表积增大、化学基团增加。盐溶液处理：先浸涂甲酸、乙酸、硝酸等的铜、铅、钻等盐类溶液，然后在空气或氧气中于200-60（TC下氧化，使碳纤维外表粗糙而到达改善效果。
