复合材料试题B卷与答案解析

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1、2014 学年度第 一 学期课程考试复合材料 本科 试卷（ B 卷）注意事项：1. 本试卷共 六 大题，满分100分，考试时间90 分钟，闭卷；2. 考前请将密封线内各项信息填写清楚；3. 所有答案必须写在试卷上，做在草稿纸上无效；4考试结束，试卷、草稿纸一并交回。题号二三四五六七总分评分人得分、选择题（30分，每题2分） 【得分： 】题号12345678910答案题号11121314151617181920答案1. 复合材料中的“碳钢”是（ ）A、玻璃纤维增强Al基复合材料。B、玻璃纤维增强塑料。C、碳纤维增强塑料。D、氧化铝纤维增强塑料。2. 材料的比模量和比强度越高（ ）A、制作同一零件

2、时自重越小、刚度越大。B、制作同一零件时自重越大、刚度越大。C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。3. 在体积含量相同情况下，纳米颗粒与普通颗粒增强塑料复合材料（A、前者成本低B、前者的拉伸强度好4、Kevlar 纤维（A、由干喷湿纺法制成。B、轴向强度较径向强度低。C、强度性能可保持到1000C以上。D、由化学沉积方法制成。5、碳纤维（ ）A、由化学沉积方法制成。B、轴向强度较径向强度低。C、强度性能可保持到3000C以上。D、由先纺丝后碳化工艺制成。6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在：（）A、120C 以下B、180C 以下C、250C 以下D、250

3、C 以上7、碳纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响，原因之一是（ ）A、环氧树脂吸湿变脆。B、水起增塑剂作用，降低树脂玻璃化温度。C、环氧树脂发生交联反应。D、环氧树脂发生水解反应。8、玻璃纤维（）A、由SiO2玻璃制成。B、在所有纤维中具有最高的比弹性模量。C、其强度比整块玻璃差。D、价格贵、应用少。9、生产锦纶纤维的主要原料有（ ）A、聚碳酸酯。B、聚丙烯腈。C、尼龙。D、聚丙烯。10、晶须（ ）A、其强度高于相应的本体材料。B、长径比一般小于5。C、直径为数十微米。D、含有很少缺陷的长纤维。11、对玻璃纤维和聚酰胺树脂构成的复合材料命名不正确的是（ ）。A玻璃纤维聚酰胺树脂复合材料B玻

4、璃纤维/聚酰胺树脂复合材料c聚酰胺材料D.聚酰胺基玻璃纤维复合材料12、目前，复合材料使用量最大的增强纤维是（）。A.碳纤维 B.氧化铝纤维C.玻璃纤维D.碳化硅纤维13、目前，复合材料使用量最大的民用热固性树脂是（）。A环氧树脂B不饱和聚酯C酚醛树脂D尼龙14聚合物基复合材料制备的大体过程不包括（ ）A.预浸料制造B.制件的铺层C固化及后处理加工D干燥15、有关环氧树脂，说法正确的是（ ）A、含有大量的双键B、使用引发剂固化C、使用胺类固化剂固化D、属于热塑性塑料二、判断题（20分，每题2分） 【得分： 】1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（ ）2、混杂复合总是指两种以上的纤维增

5、强基体。（3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（5、复合材料具有可设计性。（6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（）9、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同，在高压下，它们的焦化率可以提高到 90%。10、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的钨丝芯上形成的。（ ）三、问答题（50分，每题5分） 【得分1. 选择复合材料用树脂基体时，主要应考虑哪几方面问题？2. 环氧树脂和酚醛树脂固化各有什么特点？对制备工艺有什么影响？3. 简述玻璃纤维主要优缺点？4. 简述芳香族聚

6、酰胺纤维主要优缺点？5. 说明UHMWE纤维的结构、性能和应用范围。6. 简述玻璃纤维直接熔融法制备工艺？7. 在PAN法制备碳纤维的工艺过程中，为什么要进行预氧化、碳化和石墨化三个 过程？8. 复合材料成型时施加压力的主要作用是什么？复合材料为什么要采用低压成型？9. 如何选择复合材料制件的成型方法？10. 手糊成型所用胶液里通常含有哪些辅助材料?它们的作用及用量范围？参考答案及评分标准、选择题（30分，每题2分） 【得分： 】题号12345678910答案CABADABACA题号11121314151617181920答案CCBDD二、判断题（210分，每题2分）【得分：1、复合材料是由两

7、个组元以上的材料化合而成的。（X）2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（X）3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（X）4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（X）5、复合材料具有可设计性。W）6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（7）7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（X）8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（ 7）9、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同，在高压下，它们的焦化率可以提高到90%。10、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的钨丝芯上形成的。 （7）三、问答题（50分，每题5分）【得分： 】1. 选择复合材料用树脂基体时，主要应考虑哪几方面问题？ 答：1）能够

8、满足产品的使用需要，如使用温度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀性 等。高拉伸模量、高拉伸强度、高断裂韧性的基体有利于提高复合材料的力学性 能；2）对纤维具有良好的润湿性和粘结性；3）容易操作，如要求胶液具有足够的适 用期、预浸料具有足够长的储存期、固化收缩小等；4）低毒性、低刺激性；5）价格 合理2. 不饱和聚酯树脂的固化过程 答：不饱和聚酯树脂的的固化是一个放热反应，其过程可分为以下三个阶段：1）胶凝阶段 从加入促进剂后到树脂变成凝胶状态的一段时间。这段时间对 于玻璃钢制品的成型工艺起决定性作用，是固化过程最重要的阶段。2）硬化阶段 硬化阶段是从树脂开始到胶凝到一定硬度，能把制品从模具上 取下

9、为止的一段时间3）完全固化阶段 通常在室温下进行，在后处理之前，室温至少要放置 24小时，这段时间越长，制品吸水率越小，性能越好。3. 简述玻璃纤维主要优缺点？ 答：玻璃纤维的特点：拉伸强度和冲击强度高，延伸率小；弹性模量较大；耐热， 属于无机材料，不可燃；化学耐久性好；绝缘性和绝热性好；吸水率较低；与基 体材料粘结性好；价格较其他增强材料低；可作为有机聚合物基或无机非金属材 料基复合材料的增强体。缺点：容易被水腐蚀。4. 简述芳香族聚酰胺纤维主要优缺点？ 芳香族聚酰胺纤维：外观呈黄色；强度高、弹性模量高，密度小（1.441.45），比强 度极高（与S-GF、CF-U相当）、比模量高（约为GF

10、的2倍），韧性好，耐冲击， 抗疲劳抗蠕变；除少数强酸强碱外，对其他介质（普通有机溶剂、盐类溶液等） 有很好的耐化学药品性；具有自熄性和良好的热稳定性；高温下不溶，300 C以上 短时间强度不变， 温度上升纤维逐渐热分解或碳化；热膨胀系数为各向异性，纵 向热膨胀系数为负值；但对紫外线较敏感，不宜曝光使用；抗压抗扭性差；耐水5. 说明UHMWE纤维的结构、性能和应用范围。性能：聚乙烯纤维超轻，密度097g/cm3;具有高比强度、高比模量以及耐冲击、 耐磨、自润滑、耐腐蚀、耐紫外线、耐低温、电绝缘、不吸水、电磁波透过好等 多种优越性。其不足是熔点较低135C和高温容易蠕变，因此仅能在100 C以下使

11、用。6. 简述玻璃纤维直接熔融法？答：池窑拉丝法（直接熔融法、 玻璃纤维是由含有各种金属氧化物的硅酸盐类（硅砂、石英石、硼酸、粘土、氟 石等），经熔融（1300C、后，借自重由坩埚底部的漏丝板流出，孔径为1.52mm， 流出的玻璃液温度约为1190C，在迅速冷却的过程中，借助高速（10003000m/ min）转动，拉制成直径很细（320 m）的玻璃纤维。从坩埚中拉出的每根纤维 叫单丝，一个坩埚拉出的所有单丝经过浸润剂槽后，集束成一根原纱。7. 在PAN法制备碳纤维的工艺过程中，为什么要进行预氧化、碳化和石墨化三个 过程？答:PAN原丝的预氧化处理 预氧化的目的就是为了防止原丝在碳化时熔融，

12、通过氧化反应使得纤维分子中含有羟基、羰基，这样可在分子间和分子内形成氢 键，从而提高纤维的热稳定性。预氧丝的碳化 预氧丝的碳化一般是在惰性气氛中， 将预氧丝加热至1000 1800 C，从而除去纤维中的非碳原子(如H、O、N等)。 生成的碳纤维的碳含量约为 95。碳化过程中，未反应的聚丙烯腈进一步环化， 分子链间脱水、脱氢交联，末端芳构化生成氨。随着温度的进一步升高，分子链 间的交联和石墨晶体进一步增大。PAN的石墨化 石墨化过程是在高纯度惰性气体 保护下于20003000C温度下对碳纤维进行热处理。碳纤维经石墨化温度处理后, 纤维中残留的氮、氢等元素进一步脱除，碳一碳重新排列，层面内的芳环数

13、增加， 层片尺寸增大，结晶态碳的比例增加。8. 复合材料成型时施加压力的主要作用是什么？复合材料为什么要采用低压成 型？ 答:(1)使熔融的树脂具有一定的流动性，进一步浸渍玻璃纤维布。使层压板结构密实，提高层间粘结强度。(2) 冷压的目的是防止层压板在冷却过程中的变形。(3) 用来克服胶布中挥发物产生的蒸气压力，防止形成大量的气泡和微孔。 通常制品的机械强度(拉伸、弯曲、压缩等)随压力的增加而增加。但压力不能过大， 否则玻璃纤维被压碎，反而致使强度降低。层压板的比重随压力的增加而增加。 压力增加到一定值时，比重变化不明显。层压板的吸水性随压力增大而降低9. 如何选择复合材料制件的成型方法？ 答

14、(1)产量大且尺寸不太大时，采用压制成型等机械化成型方法；(2) 产量少且尺寸较大时，则采用手糊或喷射成型方法；(3) 两者之间则可采用树脂传递成型法。(4) 回转体宜采用纤维缠绕成型法和离心浇铸成型法10. 手糊成型所用胶液里通常含有哪些辅助材料?它们的作用及用量范围？ 答:(1)无捻粗纱：无捻粗纱容易浸透树脂，在手糊成型中配合其他纤维制品使用， 可用于填充制品死角、单向强度要求高的制品和局部制品增强。(2)短切纤维毡：短切纤维毯比织物成本低、变形性好，增厚效果显著，使用方便 等。用它制造的产品具有平面各向同性，制品中树脂含量可达6080。常用于糊 制强度要求不高，荷载随机性大和防腐蚀制品等。(3)表面毡：是专门用于制品表面，构成富树脂层，以改善玻璃钢制品的表面性能(4) 无捻粗纱布：无捻布的特点是变形性好，增厚效果显著，易被树脂浸透，价格 较其它布便宜等。但是无捻粗纱布在45 方向强度较低，仅为0方向的 30， 为加捻布的 50。无捻粗纱布是手糊成型用的主要增强材料。