2025年大学第四学年（复合材料与工程）复合材料制备综合测试试题及答案.doc

2025年大学第四学年（复合材料与工程）复合材料制备综合测试试题及答案

（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，每题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。不能答在试卷上。)
1. 以下哪种纤维增强复合材料中，纤维与基体界面结合强度适中对性能最为有利？（ ）
A. 过高结合强度
B. 过低结合强度
C. 适中结合强度
D. 结合强度与性能无关
2. 在复合材料制备过程中，对于热塑性基体，以下哪种成型方法不适用？（ ）
A. 模压成型
B. 注射成型
C. 拉挤成型
D. 反应注射成型
3. 制备颗粒增强复合材料时，颗粒的粒径对复合材料性能有重要影响，一般来说，粒径增大，复合材料的（ ）。
A. 强度提高
B. 韧性提高
C. 硬度降低
D. 耐磨性降低
4. 对于纤维增强复合材料，纤维的排列方式对其性能影响很大，以下哪种排列方式能使复合材料在各个方向上性能较为均匀？（ ）
A. 单向排列
B. 正交排列
C. 随机排列
D. 层状排列
5. 在复合材料界面设计中，引入界面相容剂的主要目的是（ ）。
A. 提高界面结合强度
B. 降低界面结合强度
C. 改变基体性能
D. 改变纤维性能
6. 以下哪种材料不属于复合材料制备中常用的基体材料？（ ）
A. 金属
B. 陶瓷
C. 玻璃
D. 石墨烯
7. 制备复合材料时，混合工艺的选择对复合材料性能有显著影响，以下哪种混合工艺能使物料混合最均匀？（ ）
A. 机械搅拌
B. 超声分散
C. 高速剪切
D. 球磨
8. 在纤维增强复合材料中，纤维的表面处理可以改善其与基体的结合，以下哪种表面处理方法是通过化学反应改变纤维表面性质？（ ）
A. 涂层处理
B. 氧化处理
C. 等离子体处理
D. 热处理
9. 对于复合材料的性能测试，拉伸试验主要用于测定复合材料的（ ）。
A. 硬度
B. 韧性
C. 强度和模量
D. 疲劳性能
10. 在制备复合材料的过程中，工艺参数的控制至关重要，以下哪个参数对热压成型复合材料的性能影响最小？（ ）
A. 温度
B. 压力
C. 保压时间
D. 模具颜色

第 II 卷（非选择题 共70分）
11. 简答题：简述复合材料的定义及主要优点。(10分)
12. 论述题：阐述纤维增强复合材料中纤维长度对复合材料性能的影响机制。(15分)
13. 材料分析题：给出一种复合材料的制备工艺及性能数据，分析工艺参数对性能的影响，并提出改进建议。(20分)
材料：某复合材料采用热压成型工艺制备，工艺参数为温度150℃，压力10MPa，保压时间2h。复合材料性能测试结果为拉伸强度300MPa，断裂伸长率2%。现改变工艺参数为温度180℃，压力12MPa，保压时间3h，测试后拉伸强度为350MPa，断裂伸长率3%。
14. 实验设计题：设计一个实验方案来研究颗粒含量对颗粒增强复合材料性能的影响。(15分)
15. 案例分析题：分析某航空航天领域应用的复合材料部件失效案例，提出预防措施。(20分)
案例：某飞机机翼采用复合材料制造，在一次飞行过程中，机翼出现局部开裂现象，经检测发现是复合材料内部存在缺陷导致。

答案：1. C 2. D 3. C 4. C 5. A 6. D 7. B 8. B 9. C 10. D
11. 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。优点包括比强度和比模量高、可设计性强、良好的化学稳定性、减震性好等。
12. 纤维长度较小时，纤维与基体的界面结合面积小，承载能力有限，复合材料强度较低。随着纤维长度增加，纤维承载能力提高，复合材料强度增大。当纤维长度达到临界长度后，继续增加纤维长度对强度影响不大，但可提高复合材料的韧性等性能，因为更长的纤维能更好地阻碍裂纹扩展。
13. 原工艺参数下复合材料有一定强度和伸长率。提高温度、压力和保压时间后，拉伸强度和断裂伸长率均提高。说明适当提高工艺参数能促进材料致密化，增强界面结合，从而提高性能。改进建议可进一步优化工艺参数范围，研究不同参数组合对性能的影响，找到最佳工艺条件。
14. 准备不同颗粒含量（如5%、10%、15%、20%等）的原料，采用相同的基体材料和制备工艺（如搅拌混合、模压成型），控制其他条件相同。制备出不同颗粒含量的复合材料试样，进行性能测试（如拉伸、硬度等）记录数据，分析颗粒含量与复合材料性能之间的关系。
15. 失效原因可能是原材料质量问题、制备工艺控制不当导致内部缺陷。预防措施：严格把控原材料质量，加强制备过程监控，优化工艺参数，增加无损检测环节，对原材料和制成部件进行全面性能检测，确保质量符合要求，避免类似失效情况发生。