2025年大学大四（高分子材料与工程）聚合物基复合材料试题及答案.doc

2025年大学大四（高分子材料与工程）聚合物基复合材料试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分，每题给出的选项中，只有一项符合题目要求)
1. 聚合物基复合材料中，基体的主要作用不包括以下哪一项（ ）
A. 传递和分散载荷
B. 保护增强体
C. 决定复合材料的主要性能
D. 提供物理和化学稳定性
2. 以下哪种纤维增强材料具有较高的比强度和比模量（ ）
A. 玻璃纤维
B. 碳纤维
C. 芳纶纤维
D. 硼纤维
3. 聚合物基复合材料的界面结合类型中，哪种结合方式能使复合材料具有较好的综合性能（ ）
A. 机械结合
B. 物理吸附
C. 化学结合
D. 混合结合
4. 制备聚合物基复合材料时，采用以下哪种成型工艺可以实现连续纤维增强（ ）
A. 模压成型
B. 注射成型
C. 缠绕成型
D. 压缩成型
5. 对于聚合物基复合材料的性能测试，拉伸强度测试主要反映材料的（ ）
A. 抵抗拉伸破坏的能力
B. 韧性
C. 硬度
D. 耐磨性
6. 复合材料的疲劳性能与以下因素关系不大的是（ ）
A. 纤维含量
B. 基体性能
C. 界面结合强度
D. 成型工艺成本
7. 聚合物基复合材料在航空航天领域应用广泛，主要是因为其具有（ ）
A. 良好的耐腐蚀性
B. 高的强度和模量
C. 可设计性强
D. 以上都是
8. 以下哪种聚合物常用于制备聚合物基复合材料的基体（ ）
A. 聚乙烯
B. 聚丙烯
C. 环氧树脂
D. 聚氯乙烯
9. 复合材料的热膨胀系数主要取决于（ ）
A. 增强体的热膨胀系数
B. 基体的热膨胀系数
C. 两者的相对含量和界面结合情况
D. 成型工艺温度
10. 聚合物基复合材料的吸湿会导致其性能下降，以下哪种性能下降最为明显（ ）
A. 强度
B. 模量
C. 电性能
D. 尺寸稳定性

第II卷（非选择题 共70分）
11. 简答题(总共2题，每题10分，简要回答问题)
简述聚合物基复合材料的优点。
简述影响聚合物基复合材料界面结合强度的因素。
12. 论述题(总共1题，每题20分，论述相关内容)
论述聚合物基复合材料在汽车工业中的应用及优势。
13. 材料分析题(总共1题，每题20分，分析给定材料并回答问题)
材料：某聚合物基复合材料，纤维体积分数为50%，纤维的拉伸强度为2000MPa，模量为150GPa，基体的拉伸强度为50MPa，模量为3GPa。
计算该复合材料的理论拉伸强度和模量，并分析结果。
14. 方案设计题(总共1题，每题20分，设计相关方案)
设计一种用于航空发动机叶片的聚合物基复合材料，并说明选材和成型工艺。

答案
1. C
2. B
3. D
4. C
5. A
6. D
7. D
8. C
9. C
10. D

11. 聚合物基复合材料的优点：比强度和比模量高；可设计性强，能根据需求设计性能；良好的化学稳定性；良好的成型工艺性；良好的疲劳性能等。
影响聚合物基复合材料界面结合强度的因素：纤维表面处理；基体的化学组成；成型工艺参数；纤维与基体的弹性模量匹配等。

12. 在汽车工业中，聚合物基复合材料可用于制造车身部件、发动机部件等。优势在于减轻汽车重量，提高燃油经济性；具有良好的耐腐蚀性，延长部件使用寿命；可设计性强，能满足复杂形状和性能要求；降低成本等。

13. 理论拉伸强度：根据混合法则，复合材料拉伸强度=纤维拉伸强度×纤维体积分数+基体拉伸强度×（1-纤维体积分数）=2000×0.5+50×0.5 = 1025MPa。
理论模量：复合材料模量=纤维模量×纤维体积分数+基体模量×（1-纤维体积分数）=150×0.5+3×0.5 = 76.5GPa。
结果表明该复合材料具有较高的强度和模量，纤维对复合材料性能提升起到关键作用。

14. 选材：选用高强度碳纤维作为增强体，环氧树脂作为基体。碳纤维具有高的强度和模量，能满足航空发动机叶片的力学性能要求。环氧树脂具有良好的成型工艺性和化学稳定性。
成型工艺：采用缠绕成型工艺，将碳纤维按照一定规律缠绕在模具上，然后注入环氧树脂，固化成型。缠绕成型可实现连续纤维增强，提高叶片的性能。