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复合材料试题B卷及答案

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;分:】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 BC 、前者原料来源广泛 D4、 K evlar 纤维()A 、由干喷湿纺法制成。

B4.考试结束,试卷、草稿纸一并交回一、选(30分, 分 ) 择 每 【、前者的拉伸强度好 、前者加工更容易 、轴向强度较径向强度低 D 、由化学沉积方法制成。

、轴向强度较径向强度低。

D 、由先纺丝后碳化工艺制成 ( )C、强度性能可保持到1000C以上。

5、碳纤维()A、由化学沉积方法制成。

BC、强度性能可保持到3000C以上。

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、250E以下D、250 E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8、玻璃纤维( )A 、由SiO 2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15、有关环氧树脂,说法正确的是(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。

10、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的钨丝芯上形成的9、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%。

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C .固化及后处理加工D .干燥B .制件的铺层 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、判断题 (20分,每题 2D 、 属于热塑性塑料得分: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. 简述芳香族聚酰胺纤维主要优缺点?5. 说明UHMWPE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一一一、选择题(30分,每题2分)【得分:】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)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、判断题(20分,每题2分)【得分: 】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。

()()【得他增强材料低;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(1.44~1.45),比强度极高(与S-GF CF-H相当)、比模量高(约为GF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;耐水性差。

5. 说明UHMWPE维的结构、性能和应用范围。

性能:聚乙烯纤维超轻,密度0.97g/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(1300 C )后,借自重由坩埚底部的漏丝板流出,孔径为 1.5〜2mm流出的玻璃液温度约为1190C,在迅速冷却的过程中,借助高速(1000〜3000m/min)转动,拉制成直径很细(3〜20卩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,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1000一1800 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2000—3000C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(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,增厚效果显着,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60~80%。

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,增厚效果显着,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。

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