复合材料试题B卷及答案.doc

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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

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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（）。

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、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。

（Ö）

6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。

（Ö）

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。

（Ö）

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%。

（Ö）

10、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的钨丝芯上形成的。

（Ö）

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℃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℃）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，拉制成直径很细（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，这样可在分子间和