纤维强化塑胶应用

纤维强化塑胶被广泛应用于航空、汽车、船舶和建筑等工业领域，也被应用于防弹装甲中。

常见的聚合物基质有环氧树脂、乙烯基酯、热固性聚酯或酚醛树脂等。

常见的纤维种类有玻璃纤维、碳纤维、芳香聚酰胺及玄武岩纤维等。此外，也有以纸、木材、石棉等材料作为纤维。

纤维强化塑胶（英语：fibre-reinforced plastic；FRP），或称纤维强化聚合物（fibre-reinforced polymer），是以纤维强化聚合物基质的复合材料。

复合材料是由金属材料、陶瓷材料或高分子材料等两种或两种以上的材料经过复合工艺而制备的多相材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。 复合材料由连续相的基体和被基体包容的相增强体组成。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、单晶晶须、金属丝和硬质细粒等。同时60年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维（如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于4×10cm，比模量大于4×10cm。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别，这种复合材料被称为先进复合材料（新材料，Advanced Composites Material，简称ACM）。ACM具有质量轻，较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀、隔热、隔音、减震、耐高（低）温等特点，已被大量运用到航空航天、医学、机械、建筑等行业。

• 长纤维强化热塑塑胶

硼对晶界的强化作用，是由于硼偏集于晶界上，使晶界区域的晶格缺位和空穴减少，晶界自由能降低；硼还减缓了合金元素沿晶界的扩散过程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界状态，加入微量硼、锆或硼 锆能延迟晶界上的裂纹形成过程；此外，它们还有利于碳化物相的稳定。

(6)综合强化。在实际生产上，强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化，

以充分发挥强化能力。例如：

1）固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。

2）结晶强化 沉淀强化，用于铸件强化。

3）马氏体强化 表面形变强化。对一些承受疲劳载荷的构件，常在调质处理后再进行喷

丸或滚压处理。

4）固溶强化 沉淀强化。对于高温承压元件常采用这种方法，以提高材料的高温性能。

有时还采用硼的强化晶界作用，进一步提高材料的高温强度。

金属材料的强化途径，主要有以下几个方面；

(1)结晶强化。结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。它包括：

1）细化晶粒。细化晶粒可以使金属组织中包含较多的晶界，由于晶界具有阻碍滑移变形作用，因而可使金属材料得到强化。同时也改善了韧性，这是其它强化机制不可能做到的。

2）提纯强化。在浇注过程中，把液态金属充分地提纯，尽量减少夹杂物，能显著提高固态金属的性能。夹杂物对金属材料的性能有很大的影响。在损坏的构件中，常可发现有大量的夹杂物。采用真空冶炼等方法，可以获得高纯度的金属材料。

(2)形变强化。金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。这是由于材料在塑性变形后

位错运动的阻力增加所致。

(3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。

(4)相变强化。合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化，称为相变强化．

相变强化可以分为两类：

1)沉淀强化(或称弥散强化)。在金属材料中能形成稳定化合物的合金元素，在一定条件下，使之生成的第二相化合物从固溶体中沉淀析出，弥散地分布在组织中，从而有效地提高材料的强度，通常析出的合金化合物是碳化物相。

在低合金钢(低合金结构钢和低合金热强钢)中，沉淀相主要是各种碳化物，大致可分为三类。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。对低合金热强钢高温强化最有效的是体心立方晶系的碳化物。

2)马氏体强化。金属材料经过淬火和随后回火的热处理工艺后，可获得马氏体组织，使材料强化。但是，马氏体强化只能适用于在不太高的温度下工作的元件，工作于高温条件下的元件不能采用这种强化方法。

(5)晶界强化。晶界部位的自由能较高，而且存在着大量的缺陷和空穴，在低温时，晶界阻

碍了位错的运动，因而晶界强度高于晶粒本身；但在高温时，沿晶界的扩散速度比晶内扩散速度大得多，晶界强度显著降低。因此强化晶界对提高钢的热强性是很有效的。

本书总结了作者在新型纤维加筋水泥土补强理论、方法和机理方面的研究成果，并结合国内外相关方面的研究成果，对不同纤维加筋水泥土固结强化过程、规律及机理进行较系统和全面的论述。书中详细介绍了纤维加筋水泥土固化补强的发展水平，分析了国内外目前在纤维加筋水泥土理论、方法和机理方面存在的主要问题，研究了不同组分纤维、纤维含量和细长比对纤维加筋水泥土固结强度的影响规律，揭示了纤维加筋水泥土固结强化机理。研究成果为地下病害原位快速加固提供了新材料、新方法。