复合材料试题B卷及答案.docx
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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;
4、考试结束,试卷、草稿纸一并交回。
题号
一
二
三
四
五
六
七
总分
评分人
得分
一、选择题（３０分,每题２分） 【得分:
】
题号
1
2
3
4
5
６
7
8
９
１0
答案
题号
11
12
13
1４
１5
１6
17
１8
19
2０
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
C、前者原料来源广泛 D、前者加工更容易
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1000℃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3000℃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、12０℃以下 B、180℃以下 C、250℃以下Ｄ、250℃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、含有特别少缺陷的长纤维。
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ﻩﻩ
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ﻩC、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ﻩ 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 ﻩ 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,它们的焦化率能够提高到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.简述芳香族聚酰胺纤维主要优缺点？
5.说明UHMWＰＥ纤维的结构、性能和应用范围。
6.简述玻璃纤维直截了当熔融法制备工艺？
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纳低压成型？
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、选择题（30分,每题2分） 【得分:
】
题号
1
2
3
４
5
6
7
8
9
１0
答案
C
A
B
A
D
Ａ
B
A
C
A
题号
11
１2
13
1４
15
16
17
18
1９
20
答案
C
Ｃ
B
Ｄ
D
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。
（√）
9、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同,在高压下,它们的焦化率能够提高到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?
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时期:
1）胶凝时期 从加入促进剂后到树脂变成凝胶状态的一段时间。
这段时间关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时期。
2）硬化时期 硬化时期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）完全固化时期 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。
44～1、4５）,比强度极高（与S-GF、CF—Ⅱ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）有特别好的耐化学药品性;具有自熄性和良好的热稳定性;高温下不溶,３00℃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纤维的结构、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１3５℃和高温容易蠕变,因此仅能在１0０ ℃以下使用。
６。
简述玻璃纤维直截了当熔融法？
答:
池窑拉丝法（直截了当熔融法）
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℃）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119０℃,在迅速冷却的过程中,借助高速（1000~3000ｍ/mｉn）转动,拉制成直径特别细（３~20μｍ）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,如此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℃,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２000-3０00℃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纳低压成型?
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,采纳压制成型等机械化成型方法;
（2）产量少且尺寸较大时,则采纳手糊或喷射成型方法;
（3）两者之间则可采纳树脂传递成型法、
（4）回转体宜采纳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,增厚效果显著,易被树脂浸透,价格较其它布廉价等。
然而无捻粗纱布在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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