2025年大學(xué)大四（材料科學(xué)）金屬基復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)綜合測(cè)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.金屬基復(fù)合材料中增強(qiáng)相的主要作用不包括以下哪一項(xiàng)？A.提高材料強(qiáng)度B.降低材料密度C.增加材料導(dǎo)電性D.改善材料高溫性能2.制備金屬基復(fù)合材料時(shí)，以下哪種方法不屬于常用的原位生成法？A.化學(xué)反應(yīng)法B.機(jī)械合金化法C.自蔓延高溫合成法D.攪拌鑄造法3.對(duì)于顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，顆粒的最佳體積分?jǐn)?shù)一般在什么范圍？A.1%-5%B.5%-20%C.20%-50%D.50%-80%4.金屬基復(fù)合材料的界面結(jié)合類(lèi)型中，哪種結(jié)合對(duì)材料性能最為有利？A.化學(xué)結(jié)合B.物理結(jié)合C.機(jī)械結(jié)合D.混合結(jié)合5.研究金屬基復(fù)合材料的磨損性能時(shí)，以下哪種磨損機(jī)制不屬于常見(jiàn)類(lèi)型？A.粘著磨損B.磨粒磨損C.腐蝕磨損D.輻射磨損6.測(cè)定金屬基復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，常用的方法是？A.動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析B.差示掃描量熱法C.熱重分析法D.靜態(tài)熱膨脹儀法7.在金屬基復(fù)合材料的疲勞性能研究中，以下因素對(duì)疲勞壽命影響最小的是？A.增強(qiáng)相含量B.界面結(jié)合強(qiáng)度C.材料的密度D.加載頻率8.對(duì)于連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，纖維的排列方式對(duì)材料性能影響較大，以下哪種排列方式能使材料各向性能最均勻？A.單向排列B.正交排列C.隨機(jī)排列D.層狀排列9.制備金屬基復(fù)合材料時(shí)，選擇基體金屬需要考慮多種因素，以下哪項(xiàng)不是主要考慮因素？A.熔點(diǎn)B.密度C.與增強(qiáng)相的相容性D.顏色10.金屬基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，主要原因不包括？A.高比強(qiáng)度B.高比模量C.良好的高溫性能D.成本低廉第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共15分）答題要求：本大題共5小題，每空1分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在題中橫線(xiàn)上。1.金屬基復(fù)合材料按增強(qiáng)相的形態(tài)可分為顆粒增強(qiáng)、______增強(qiáng)和______增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。2.制備金屬基復(fù)合材料的工藝方法主要有______、______和原位生成法等。3.金屬基復(fù)合材料界面的主要作用包括傳遞載荷、______和______等。4.影響金屬基復(fù)合材料性能的因素主要有增強(qiáng)相的種類(lèi)、______、______和制備工藝等。5.金屬基復(fù)合材料的性能測(cè)試包括力學(xué)性能測(cè)試、______測(cè)試、______測(cè)試等。三、簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每題5分。簡(jiǎn)要回答問(wèn)題。1.簡(jiǎn)述金屬基復(fù)合材料的主要優(yōu)點(diǎn)。2.說(shuō)明顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中顆粒含量對(duì)材料性能的影響。3.金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度對(duì)材料性能有何影響？4.列舉三種常用的金屬基復(fù)合材料制備工藝，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其原理。四、材料分析題（共15分）答題要求：閱讀以下材料，回答問(wèn)題。材料：某研究小組制備了一種鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。在對(duì)該復(fù)合材料進(jìn)行拉伸性能測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨著碳化硅顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度先增大后減小，而伸長(zhǎng)率則持續(xù)減小。問(wèn)題：1.解釋為什么隨著碳化硅顆粒體積分?jǐn)?shù)增加，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度會(huì)先增大后減小。（5分）2.分析伸長(zhǎng)率持續(xù)減小的原因。（5分）3.從材料性能角度考慮，該復(fù)合材料在實(shí)際應(yīng)用中可能存在哪些優(yōu)缺點(diǎn)？（5分）五、綜合設(shè)計(jì)題（共20分）答題要求：根據(jù)所給條件，設(shè)計(jì)一種金屬基復(fù)合材料及其制備工藝。條件：需要制備一種用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的金屬基復(fù)合材料，要求材料具有較高的強(qiáng)度、硬度和良好的耐磨性，同時(shí)具備一定的耐高溫性能。基體金屬選擇鋁合金，增強(qiáng)相選擇陶瓷顆粒。問(wèn)題：1.選擇合適的陶瓷顆粒，并說(shuō)明理由。（5分）2.設(shè)計(jì)制備該復(fù)合材料的工藝流程。（10分）3.簡(jiǎn)述該復(fù)合材料在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。（5分）答案：一、選擇題1.C2.D3.B4.A5.D6.D7.C8.C9.D10.D二、填空題1.纖維晶須2.攪拌鑄造法粉末冶金法3.阻止裂紋擴(kuò)展影響復(fù)合材料性能4.含量分布5.物理性能化學(xué)性能三、簡(jiǎn)答題1.具有高比強(qiáng)度、高比模量、良好的高溫性能、耐磨性、耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)。2.顆粒含量較低時(shí)，增強(qiáng)效果不明顯；隨著顆粒含量增加，強(qiáng)度等性能提高；但顆粒含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致材料脆性增加，性能下降。3.界面結(jié)合強(qiáng)度適中時(shí)，能有效傳遞載荷，提高材料性能；過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱的界面結(jié)合都會(huì)影響材料性能。4.攪拌鑄造法：將增強(qiáng)相顆粒與熔融金屬攪拌混合。粉末冶金法：將金屬粉末與增強(qiáng)相粉末混合壓制燒結(jié)。原位生成法：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在基體中生成增強(qiáng)相。四、材料分析題1.開(kāi)始時(shí)顆粒增加起增強(qiáng)作用使強(qiáng)度增大，當(dāng)顆粒過(guò)多，團(tuán)聚等問(wèn)題出現(xiàn)，導(dǎo)致材料內(nèi)部缺陷增多，強(qiáng)度反而下降。2.顆粒增加使材料塑性變形困難，導(dǎo)致伸長(zhǎng)率持續(xù)減小。3.優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度較高可承受一定載荷，缺點(diǎn)：伸長(zhǎng)率小可能導(dǎo)致韌性不足，在承受沖擊時(shí)易斷裂。五、綜合設(shè)計(jì)題1.可選擇碳化硅顆粒，硬度高、耐高溫，能滿(mǎn)足