纖維強化塑膠復(fù)合材料

復(fù)合材料是由金屬材料、陶瓷材料或高分子材料等兩種或兩種以上的材料經(jīng)過復(fù)合工藝而制備的多相材料，各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。 復(fù)合材料由連續(xù)相的基體和被基體包容的相增強體組成。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、單晶晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。同時60年代，為滿足航空航天等尖端技術(shù)所用材料的需要，先后研制和生產(chǎn)了以高性能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等）為增強材料的復(fù)合材料，其比強度大于4×10cm，比模量大于4×10cm。為了與第一代玻璃纖維增強樹脂復(fù)合材料相區(qū)別，這種復(fù)合材料被稱為先進復(fù)合材料（新材料，Advanced Composites Material，簡稱ACM）。ACM具有質(zhì)量輕，較高的比強度、比模量、較好的延展性、抗腐蝕、隔熱、隔音、減震、耐高（低）溫等特點，已被大量運用到航空航天、醫(yī)學(xué)、機械、建筑等行業(yè)。

纖維強化塑膠被廣泛應(yīng)用于航空、汽車、船舶和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，也被應(yīng)用于防彈裝甲中。

常見的聚合物基質(zhì)有環(huán)氧樹脂、乙烯基酯、熱固性聚酯或酚醛樹脂等。

常見的纖維種類有玻璃纖維、碳纖維、芳香聚酰胺及玄武巖纖維等。此外，也有以紙、木材、石棉等材料作為纖維。

纖維強化塑膠（英語：fibre-reinforced plastic；FRP），或稱纖維強化聚合物（fibre-reinforced polymer），是以纖維強化聚合物基質(zhì)的復(fù)合材料。

• 長纖維強化熱塑塑膠

硼對晶界的強化作用，是由于硼偏集于晶界上，使晶界區(qū)域的晶格缺位和空穴減少，晶界自由能降低；硼還減緩了合金元素沿晶界的擴散過程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界狀態(tài)，加入微量硼、鋯或硼 鋯能延遲晶界上的裂紋形成過程；此外，它們還有利于碳化物相的穩(wěn)定。

(6)綜合強化。在實際生產(chǎn)上，強化金屬材料大都是同時采用幾種強化方法的綜合強化，

以充分發(fā)揮強化能力。例如：

1）固溶強化十形變強化，常用于固溶體系合金的強化。

2）結(jié)晶強化 沉淀強化，用于鑄件強化。

3）馬氏體強化 表面形變強化。對一些承受疲勞載荷的構(gòu)件，常在調(diào)質(zhì)處理后再進行噴

丸或滾壓處理。

4）固溶強化 沉淀強化。對于高溫承壓元件常采用這種方法，以提高材料的高溫性能。

有時還采用硼的強化晶界作用，進一步提高材料的高溫強度。

金屬材料的強化途徑，主要有以下幾個方面；

(1)結(jié)晶強化。結(jié)晶強化就是通過控制結(jié)晶條件，在凝固結(jié)晶以后獲得良好的宏觀組織和顯微組織，從而提高金屬材料的性能。它包括：

1）細化晶粒。細化晶?？梢允菇饘俳M織中包含較多的晶界，由于晶界具有阻礙滑移變形作用，因而可使金屬材料得到強化。同時也改善了韌性，這是其它強化機制不可能做到的。

2）提純強化。在澆注過程中，把液態(tài)金屬充分地提純，盡量減少夾雜物，能顯著提高固態(tài)金屬的性能。夾雜物對金屬材料的性能有很大的影響。在損壞的構(gòu)件中，常可發(fā)現(xiàn)有大量的夾雜物。采用真空冶煉等方法，可以獲得高純度的金屬材料。

(2)形變強化。金屬材料經(jīng)冷加工塑性變形可以提高其強度。這是由于材料在塑性變形后

位錯運動的阻力增加所致。

(3)固溶強化．通過合金化(加入合金元素)組成固溶體，使金屬材料得到強化稱為固溶強化。

(4)相變強化。合金化的金屬材料，通過熱處理等手段發(fā)生固態(tài)相變，獲得需要的組織結(jié)構(gòu)，使金屬材料得到強化，稱為相變強化．

相變強化可以分為兩類：

1)沉淀強化(或稱彌散強化)。在金屬材料中能形成穩(wěn)定化合物的合金元素，在一定條件下，使之生成的第二相化合物從固溶體中沉淀析出，彌散地分布在組織中，從而有效地提高材料的強度，通常析出的合金化合物是碳化物相。

在低合金鋼(低合金結(jié)構(gòu)鋼和低合金熱強鋼)中，沉淀相主要是各種碳化物，大致可分為三類。一是立方晶系，如TiC、V4C3，NbC等，二是六方晶系，如M02、W2C、WC等，三是正菱形，如Fe3C。對低合金熱強鋼高溫強化最有效的是體心立方晶系的碳化物。

2)馬氏體強化。金屬材料經(jīng)過淬火和隨后回火的熱處理工藝后，可獲得馬氏體組織，使材料強化。但是，馬氏體強化只能適用于在不太高的溫度下工作的元件，工作于高溫條件下的元件不能采用這種強化方法。

(5)晶界強化。晶界部位的自由能較高，而且存在著大量的缺陷和空穴，在低溫時，晶界阻

礙了位錯的運動，因而晶界強度高于晶粒本身；但在高溫時，沿晶界的擴散速度比晶內(nèi)擴散速度大得多，晶界強度顯著降低。因此強化晶界對提高鋼的熱強性是很有效的。

本書總結(jié)了作者在新型纖維加筋水泥土補強理論、方法和機理方面的研究成果，并結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)方面的研究成果，對不同纖維加筋水泥土固結(jié)強化過程、規(guī)律及機理進行較系統(tǒng)和全面的論述。書中詳細介紹了纖維加筋水泥土固化補強的發(fā)展水平，分析了國內(nèi)外目前在纖維加筋水泥土理論、方法和機理方面存在的主要問題，研究了不同組分纖維、纖維含量和細長比對纖維加筋水泥土固結(jié)強度的影響規(guī)律，揭示了纖維加筋水泥土固結(jié)強化機理。研究成果為地下病害原位快速加固提供了新材料、新方法。