研究生复合材料试题及答案

复合材料试题参考答案及评分标准 请将所有答案写在答题纸上。 一、判断题（2分×10＝20分）

1. 复合材料的自振频率比单一材料要低，因此可以避免工作状态下的共振。 2. 玻璃陶瓷又称微晶玻璃。

3. 纤维与金属类似，也有时效硬化现象。

4. 立方型的BN，因在结构上类似石墨而具有良好的润滑性。

5. 在溶解与润湿结合方式中，溶解作用是主要的，润湿作用是次要的。 6. 石墨纤维的制造与Al2O3纤维类似，都是采用直接法。 7. 纯金属的表面张力较低，因此很容易润湿纤维。 8. E－玻璃纤维具有良好的导电性能。

9. 良好的化学相容性是指高温时复合材料的组分之间处于热力学平衡，且相与相之间的反应

动力学十分缓慢。

10. （TiB＋TiC）/Al是一种混杂复合材料。 二、填空题（1分×18＝18分）

1. Bf/Al 复合材料的界面结合以 （ ）为主。

2. 纤维增强CMCs的断裂模式有（ ）、（ ）、和（ ）。 3. 非线性复合效应有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 4. 复合材料的设计类型有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 5. CVD法制造Bf的芯材通常有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 6. 原位复合材料中，“原位”是指（ ）。 三、简答题（4分×5＝20分）

1. 池窑拉丝法在那些方面比坩埚法生产玻璃纤维更为先进？ 2. 温度因素是如何影响复合材料中基体对增强体的润湿性？ 3. Bf表面为什么通常要进行涂层？ 4. 简述现代界面模型的主要观点。

5. 纤维增强ZrO2复合材料的主要增韧机制有哪些，并简述其增韧原理。 四、问答题

1. 说明连续纤维增强复合材料的横向弹性模量遵循混合效应（12分）。 2. 写出2种液态法制造MMCs的方法，并简述其工艺过程和优缺点（12分）。

3. 画出CMCs的应力－应变曲线，将其与低碳钢作比较；简述CMCs在拉伸载荷作用下的

断裂过程，画出示意图。（20分）

一、判断题

1×2√3×4×5×6×7×8×9√10√ （每小题2分） 二 填空题（每空1分，共18分） 1. 机械结合

2. 脆性断裂 韧性断裂 混合断裂

3. 相乘效应 诱导效应 系统效应 共振效应

4. 安全设计 单项性能设计 等强度设计 等刚度设计 优化设计 5. 钨丝 碳丝 涂钨的石英纤维 涂碳的石英纤维

6. 增强体不是采用外加方法进入基体的，而是通过化学反应的方法在基体内部生成的 三 简答题

1.（1）池窑拉丝法采用的漏板上小孔数目大幅度增加，提高了拉丝效率；

（2）池窑拉丝采用玻璃料直接熔化而不是采用玻璃小球，提高了原料利用率 （3）池窑拉丝的废料可以直接再熔化，减少了浪费 满分4分，（2），（3）共2分。

2. 温度提高有利于润湿，但温度过高会引起纤维的氧化以及使金属基体烧损，对复合材料的整体性能是有害的。

满分4分，仅答有利方面，扣2分。 3. 硼纤维对表面损伤非常敏感（2分），且易氧化分解（2分），对硼纤维进行表面涂层可以改善润湿性并阻止有害的界面反应。

4. Ⅰ型界面模型认为：界面存在机械互锁；界面性能与基体、增强体均不相同；复合材料的性能受到界面性能的影响；包括机械结合和氧化物结合。

Ⅱ型、Ⅲ型界面模型认为：复合材料的界面具有既不同于基体也不同于增强体的性能；界面是由一定厚度的界面带；界面可能是由扩散、溶解引起的，也可能是由反应引起的。 满分4分，两个模型各2分。

5. 主要增韧机制有四种：纤维拔出，纤维桥联，相变增韧，微裂纹增韧。每个1分。 纤维拔出是指具有较高断裂韧性的纤维，当基体中的裂纹扩展至纤维时，应力集中导致结合较弱的纤维与基体之间的界面解离。进一步应变时，纤维在弱点处断裂，随后断裂的纤维从基体中拔出。

纤维桥联是指基体开裂后，纤维继续承受外加载荷，并在基体的裂纹面之间搭桥。桥联的纤维对基体产生使裂纹闭合的力，消耗外加载荷做功，从而增大材料的韧性。

相变增韧是指基体裂纹尖端的应力场引起裂纹尖端附近的基体发生相变。当相变造成局部基体的体积膨胀时，它会挤压裂纹使之闭合。

微裂纹增韧是指利用相变过程中的体积膨胀，在基体中引起微裂纹或微裂纹区，使裂纹遇到微裂纹或进入微裂纹区，分化成一系列小裂纹，形成许多新的断裂表面，从而吸收能量。

四、问答题

2. 液态法是指金属基体处于熔融状态与固态的增强体复合。

挤压铸造法是一种高效率批量生产短纤维或晶须为增强体的金属基复合材料的制造方法。首先将短纤维放入水中，加粘结剂，干燥后制成预制件。将预制件预热放入模具，将熔融金属浇注入模具中，加压，液态金属在压力下浸入预制件，并保压凝固，脱模制成金属基复合材料零件。挤压铸造法制造的零部件其形状尺寸可接近零件的最终尺寸，二次加工量小，成本低。真空压力浸渍法是指在真空和高压惰性气体共同作用下，将液态金属压入增强体材料的预制件缝隙中。为了防止在浸渍过程中发生位移导致增强体材料或基体分布不均，增强体预制件应具有一定的抗变形能力。

满分12分,两种方法各6分, 方法并不局限于以上两种。