CN101473079A - 用于制造复合材料部件的纤维增强结构 - Google Patents

用于制造复合材料部件的纤维增强结构 Download PDF

Info

Publication number
CN101473079A
CN101473079A CNA2007800233264A CN200780023326A CN101473079A CN 101473079 A CN101473079 A CN 101473079A CN A2007800233264 A CNA2007800233264 A CN A2007800233264A CN 200780023326 A CN200780023326 A CN 200780023326A CN 101473079 A CN101473079 A CN 101473079A
Authority
CN
China
Prior art keywords
braiding
yarn
skin
type
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007800233264A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101473079B (zh
Inventor
E·布永
F·沙勒
C·卢谢-普耶里
R·布维耶
D·库佩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Ceramics SA
Original Assignee
SNECMA Propulsion Solide SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SNECMA Propulsion Solide SA filed Critical SNECMA Propulsion Solide SA
Publication of CN101473079A publication Critical patent/CN101473079A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101473079B publication Critical patent/CN101473079B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/08—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer the fibres or filaments of a layer being of different substances, e.g. conjugate fibres, mixture of different fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D25/00—Woven fabrics not otherwise provided for
    • D03D25/005—Three-dimensional woven fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/047—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with mixed fibrous material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D11/00—Double or multi-ply fabrics not otherwise provided for
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/30—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the fibres or filaments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2926—Coated or impregnated inorganic fiber fabric
    • Y10T442/2984—Coated or impregnated carbon or carbonaceous fiber fabric
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3179—Woven fabric is characterized by a particular or differential weave other than fabric in which the strand denier or warp/weft pick count is specified
    • Y10T442/3195—Three-dimensional weave [e.g., x-y-z planes, multi-planar warps and/or wefts, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3179—Woven fabric is characterized by a particular or differential weave other than fabric in which the strand denier or warp/weft pick count is specified
    • Y10T442/3195—Three-dimensional weave [e.g., x-y-z planes, multi-planar warps and/or wefts, etc.]
    • Y10T442/3203—Multi-planar warp layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3179—Woven fabric is characterized by a particular or differential weave other than fabric in which the strand denier or warp/weft pick count is specified
    • Y10T442/3195—Three-dimensional weave [e.g., x-y-z planes, multi-planar warps and/or wefts, etc.]
    • Y10T442/3211—Multi-planar weft layers

Abstract

一种作为单独部件进行编织的用于制造复合材料部件的纤维增强结构(10)，所述纤维增强结构具有内部部分(12)或芯和邻近外表面的部分(14，16)或皮，所述芯通过使用由不连续纤维制得的纱的三维编织制成，所述皮通过使用由长丝制得的纱的编织制成。

Description

用于制造复合材料部件的纤维增强结构
本发明涉及复合材料部件的制造，尤其涉及用于该部件的纤维增强结构的制造。
背景技术
更特别地，本发明的应用领域涉及热结构复合材料部件的制造，即由具有使材料适合于构成结构元件的机械性能且能够在高温下保持这些性能的材料所制造的部件。热结构复合材料部件通常为具有碳基体密实化的碳纤维增强材料的碳/碳(C/C)复合材料和具有陶瓷基体密实化的耐火纤维增强材料(碳纤维或陶瓷纤维)的陶瓷基体复合(CMC)材料。热结构复合材料部件尤其应用于航空航天领域中。
对于由具有一定厚度的复合材料制成的部件，通常，尤其是通过进行三维编织，由粘结在一起的多个叠加层制造增强结构，从而避免层的分离。
而且，尤其是对于通过化学气相渗透(CVI)密实化纤维增强结构获得的复合材料部件，为了获得尽可能小的偏离均匀的密实化作用，使气体容易进入纤维结构的芯或保证纤维结构具有相对均匀的空隙率是有用的。如果难于到达纤维结构的孔或在大小非常不同的孔的存在下，则较小的孔会被更快地填满，且不可避免强的密实化梯度，由此影响复合材料的性能。
文献EP 0 489 637提出通过使用由基本上未加捻的不连续纤维制成的纱来制造用于热结构复合材料部件的纤维增强结构，由包芯纱提供纱的内聚。可以由三维编织制造这种结构。包芯纱由临时的或牺牲材料制成，在编织后将所述材料去除，由此使得短纤维膨胀，这样就提高了编织结构的孔的细分，并结合三维编织在随后的CVI密实化过程中促进气体进入纤维结构的芯。
尽管如此，在制造具有非常光滑的表面态的复合材料部件时，需要在部分密实化的初始阶段(也称作固结阶段)之后修整表面，以消除因短纤维的膨胀而在表面上形成的不规则，所述短纤维在去除包芯纱时被释放。为了得到所需的表面态，也需要在继续密实化之前加入一个二维布层。
发明内容
本发明的目标是弥补上述这些附加操作所造成的缺陷，更通常地，本发明的目标是提供一种纤维结构，该纤维结构构成复合材料部件增强，且满足有关CVI密实化过程中气体的容易渗透的约束条件以及有关所得部件所需的外观和/或特定性能的约束条件。
通过用于增强复合材料部件的纤维结构实现了上述目标，所述纤维结构作为单独的部件编织，并且具有一个内部部分或芯，和一个与外表面相邻的部分或皮，在所述结构中芯由至少主要由不连续纤维制成的纱三维编织制得，皮由长丝制成的纱编织制得。
因此，鼓励通过CVI将纤维结构密实化直至芯，同时避免芯和皮之间急剧的密实化梯度，并且在皮上保持无显著不规则性的表面态。
在一个具体实施方案中，通过双罗纹编织制造芯，由此使气体更容易进入预制件的芯中，而皮通过使用平纹型、缎型或斜纹型编织的编织制造，因而限制了表面的不规则性。皮的编织可以包括2D编织(其使用双罗纹编织在直至皮的纬纱层之间提供交织)，或者皮的编织可以包括多层3D编织。
在另一个具体实施方案中，可以通过使用不同编织的多层3D编织制造芯和皮，例如，在芯部分使用缎型编织并在皮部分使用平纹型或斜纹型编织。相比于缎型编织，在皮中的平纹编织使气体更容易穿过皮，因而促进CVI密实化直至芯。
在再一个具体实施方案中，制得的皮与制得的芯相比具有更低支数的结构，由此使得气体更容易穿过皮进入预制件的芯。
可能同时变化3D编织技术以及芯和皮之间的结构。
也可能使用具有不同化学本质的纱形成纤维结构的不同部分，以使得它们具有所需的特定性能，尤其是耐磨性或抗氧化性。
可以使用纱和至少一种为纱提供内聚的牺牲包芯纱进行芯部分的编织，所述纱由基本不加捻的不连续纤维制成。
本发明还提供一种具有由基体密实化的上述纤维增强结构的复合材料部件。
附图说明
参考附图阅读下面的说明能更好地理解本发明，其中：
·图1至3显示了双罗纹和多层三维编织；
·图4A至4H显示了本发明的第一个具体实施方案中的纤维增强结构的不同的连续编织平面；
·图5A至5H显示了本发明的第二个具体实施方案中的纤维增强结构的不同的连续编织平面；
·图6A至6H显示了本发明的第三个具体实施方案中的纤维增强结构的不同的连续编织平面；以及
·图7A至6L显示了本发明的第四个具体实施方案中的纤维增强结构的不同的编织平面。
定义
本文中以传统方式使用的术语“长丝”是指具有相对于它们的直径非常大的长度的纤维单元。因此，例如，在构成复合材料部件的预制件并由长丝制成的增强结构中，长丝的至少绝大部分在预制件中延伸，仅在预制件的几何边界处被中断。使用非天然的长丝，通常通过纺丝合成材料，可能接着通过一种或多种物理-化学操作(拉伸，上油，热处理，等)获得所述长丝。
通过将加捻或未加捻的长丝并排集中在一起形成由长丝制成的纱或复丝纱。
本文中以传统方式使用的“不连续纤维”是指通过切断或牵切长丝所形成的非天然纤维的纤维单元。不连续纤维或短纤维一般具有几毫米至几十毫米的长度。
通过利用加捻或包芯将不连续纤维集中在一起制造由不连续纤维制得的纱或“纤维纱”，其中包芯在于通过将包芯纱卷绕在不需要加捻或只可轻微加捻的不连续纤维的集束周围来提供内聚。
本文中使用的术语“二维编织”或“2D编织”是指一种常规的编织技术，其中每根经纱从单个纬纱层中的纱的一边穿至另一边。
本文中使用的术语“三维编织”或“3D编织”是指一种编织技术，其中至少一些经纱与多个纬纱层中的纬纱交织，由此将纬纱结合在一起。
本文中使用的“双罗纹编织”是指3D编织，其中每个经纱层与多个纬纱层交织，给定经纱列的所有纱在编织平面中具有相同的移动。图1是具有七个经纱层和八个纬纱层的双罗纹编织的八个平面之一的视图。在所示的双罗纹编织中，纬纱层T由两个相邻的纬纱半层t构成，两个纬纱半层在经向上相互偏移。因此存在具有交错构型的16个纬纱半层。每根经纱与三个纬纱半层交织。在下文中，除非作出相反的说明，术语“层”用于指纬纱的完整层或纬纱的半层。
也可能采用非交错的纬纱构型，使两个相邻的纬纱层的纬纱排列在相同的列上。
本文中使用的“多层编织”是指具有多个纬纱层的3D编织，其中每个层的基础编织相当于传统的2D编织(例如平纹型、缎型或斜纹型编织)，但是编织的某些点与纬纱层相互交错。图2显示了平纹型多层布或“复平纹布”的一个平面，其中经纱不时地偏离于常规的与一根纬纱联系在一起的2D编织路径，以抓住相邻纬纱的一根纱并形成特定的交织点PT，该交织点使两个相邻的纬纱层交织。在特定的交织点PT上，经纱从位于两个相邻的纬纱层中相同列的两根纬纱周围穿过。
图3显示了缎型多层布或“复缎布”的一个平面，其中每根经纱在一个方向上和另一个方向上交替偏离，从而交替抓住第一纬纱层的n根纬纱中的一根纬纱，和邻近第一纬纱层的第二纬纱层的n根纬纱中的一根纬纱，n是大于2的整数，由此通过两个缎交织点PS将两层结合在一起。在实施例中，n＝16。
在缎型编织中，“间距”是指测量为纬纱列的数目的给定经纱的两个缎交织点之间的间隙。在图3的实施例中，该间距在6和10之间交替，得到复缎间距为8，n/2。
在图2和图3的编织中，纬纱不是交错构型，两个相邻纬纱层的纬纱排列在同一列中。尽管如此，可能具有如图1所示的交错的纬纱排列，其中在两个相邻的纬纱半层之间形成交织点。
应该观察到，在复平纹编织或复缎编织中使用单根经纱的交织并不限于两个相邻的纬纱层，但是可以在两个以上的纬纱层的深度上延伸。
本文中使用的术语“结构”是指纬向和经向上每单位长度的纱的数目，因此与高支数的结构(紧密结构)相比，低支数的结构(松散结构)每单位长度具有较小数目的纱，从而产生更松散的布。
根据惯例以及为了便于说明，在下文和附图中，只提及和显示偏离其路径抓住一个或多个纬纱层的纬纱的那些经纱。尽管如此，经纱和纬纱之间也可能会转换角色，且认为这种转换也被权利要求所覆盖。
本发明具体实施方案的详细描述
本发明的应用领域为制造适合于构成纤维增强或用于制造复合材料部件的预制件的厚的纤维结构的领域。
通过3D编织制造纤维结构使得可能在单个纺织操作中获得层间互连，因此得到纤维结构和具有良好机械行为的所得复合材料部件。
当通过利用化学气相渗透(CVI)将纤维结构至少部分地密实化来获得部件，并为了获得部件内尽可能均匀的机械性能时，促进纤维结构的内部部分或芯与其外部部分或皮(即与外表面相邻的纤维结构部分)之间的尽可能小的密实化梯度是有利的。
因此，为了在CVI过程中促进反应气体进入预制件的芯，使用至少大多数由不连续纤维制得的纱编织芯部分，所述不连续纤维使得孔隙度能通过纤维膨胀细分。可以与赋予纱内聚的牺牲包芯纱一起使用由未加捻的或加捻很少的不连续纤维制得的纱，即使包芯纱由长丝制得，不连续纤维也形成大多数纱。也可能使用加捻在一起的不连续纤维制得的纱(称作不连续纤维纱)。
促进在密实化之后得到无不规则的表面态(即良好的最终态)以避免或限制通过机械加工的修饰操作也是有利的。
为了达到该目的，通过编织由长丝制得的纱制造皮以避免不连续纤维的任何膨胀。这应用于限定了皮的外部的纬纱层，也可能应用于相邻纬纱层的一个或多个层。这也优选地应用于到达皮表面的经纱。
在本发明的一个具体实施方案中，由双罗纹类型的三维编织制造芯，由平纹型、缎型或斜纹型编织制造皮。芯内的双罗纹编织促进了CVI过程中气体的进入，因为所述芯内的双罗纹编织提供了多个布层之间的容易的联系。皮的编织可以包括具有平纹、缎织或斜纹编织的二维编织，则芯部分的双罗纹编织部分延伸到皮中，或者所述皮的编织可以包括使用平纹型、缎型或斜纹型编织的多层编织。
在另一个具体实施方案中，通过使用不同编织的多层编织制造芯和皮。芯可以通过使用缎型编织的多层编织制造，皮可以通过使用平纹型或斜纹型编织的多层编织制造。
仍然为了促进反应气体进入，皮可以由与芯的结构的支数相比具有较低支数的结构制成。
也希望在芯和皮中使用具有不同化学种类的纱，以使所得复合材料部件具有特定的性能，尤其是在抗氧化性或耐磨性方面不同的性能。
因此，对于由具有耐火纤维增强的热结构复合材料制得的部件，可能制造芯内为碳纤维且皮内为陶瓷纤维(例如碳化硅(SiC))的预制件，从而增加具有所述皮的复合部件的耐磨性。
下面描述了本发明的纤维结构的实施例。在所有这些实施例中，在Jacquard型织布机上进行编织。
实施例1
图4A至4H显示了由3D编织获得的纤维结构编织的八个连续平面的部分，纬纱显示为横截面。
纤维结构10包括9个纬纱层，即t1至t18的18个半层。在位于相对的皮14和16之间的芯12中，3D编织为双罗纹型，其纱大多数由不连续碳纤维制得(所述不连续碳纤维被包芯纱牺牲材料抓住，如在EP0489637中所述)，且每层具有10/10结构(在纬向和经向上每厘米10根纱)。包芯纱由，例如可溶性聚合物(如聚乙烯醇)或由能通过热处理去除而不影响纤维的碳的聚合物(如聚乙烯或聚乙酸乙烯酯)构成。在皮14和16中，编织为平纹型二维编织，其使用由碳长丝制得的纱，且每层具有5/5结构。利用平纹编织的交织仅应用于纬纱的t1和t2半层以及t17和t18半层。应该观察到，芯内的双罗纹3D编织延伸远至皮的纬纱半层t1和t18，从而将这些半层与芯的层结合。
在该实施例中，由长丝制得的纱为纬纱半层t1、t2、t17和t18的纱和表面的平纹编织的经纱(即图4A和4B中的经纱Ct1、Ct2和经纱Ct17、Ct18)。抓住t1和t18半层的纱并因此到达皮表面的双罗纹编织的经纱同样可以很好地由长丝制得(图4B和4A中的经纱Ci1和Ci3)。
在该实施例中，除了改变芯和皮之间的纱的类型外，也改变3D编织和结构。在芯中的双罗纹3D编织和由不连续纤维制得的纱的使用用于将皮和芯之间的CVI密实化梯度最小化。在皮中的平纹编织和由长丝制得的纱的使用有助于获得相对光滑的表面态，且皮中的具有较低支数结构的平纹编织促进反应气体穿过皮。
实施例2
图5A至5H显示了由3D编织获得的纤维结构20的连续平面的部分，该结构与实施例1的结构的不同在于在皮24和26中进行多层编织，所述多层编织所具有的编织在两个纬纱半层的厚度上与复平纹编织类似，芯部分22的3D编织为双罗纹型，其中每根经纱在三个纬纱半层的深度上延伸，纬纱以交错构型排列。
当在皮中进行多层编织时，双罗纹编织无需覆盖皮的所有纬纱层。位于芯和皮之间的界面处的单个纬纱层或半层足以进行双罗纹编织或多层编织，以通过在所有纬纱之间进行3D编织获得交织。尽管如此，在所示的实施例中，双罗纹编织涉及所有的纬纱半层。
如实施例2所述，使用由不连续纤维制得的纱进行芯内的编织(其中所述不连续纤维由牺牲包芯纱抓在一起)，而使用长丝制得的纱进行皮内的编织。因此，例如，在图5A至5H所述的具体实施方案中，由长丝制得的纱是纬纱半层t1、t2、t17和t18的纱，也是复平面编织和双罗纹编织的经纱，所述经纱啮合半层t1和t18的纱(即图5B和5C中的经纱Ct1、Ct8、Ci1、Ci8)。
实施例3
图6A至6H显示了由三维多层编织获得的结构30的连续纬纱平面的部分，该结构与实施例1的结构的不同在于在芯32和皮34和36中进行相同的双罗纹3D编织。
在芯32中，使用由牺牲包芯纱合并的不连续纤维制得的纱进行编织，而在皮34和36中，即在一个或两个末端纬纱半层上，使用由长丝制得的纱进行编织。如实施例所示，由长丝制得的纱是纬纱半层t1、t1、t17和t18的纱以及啮合半层t1、t18的纱的经纱(图6B和6A中的经纱C1和C7)。
在该实施例中，只有芯和皮之间的纱的类型发生变化。
实施例4
图7A至7L显示了由多层3D编织获得的结构40的连续层平面，所述平面包括12个纬纱层U1至U12。下表总结了所用的3D编织的编织方法和结构，结构40的编织的变化相对位于芯42的两边的皮44、46之间的中平面是对称的。应该观察到，纬纱不以交错构型排列，但是某些纬纱层的纬纱数目不同于其他纬纱层的纬纱数目(纬纱结构变化)。
 
纬纱层 多层编织 结构
U1 平纹 6.6/6.6
U2 复平纹 6.6/6.6
U3 复5-缎 8/8
U4 复5-缎 8/8
U5 复6-缎 10/10
U6 复6-缎 10/10
U7 复6-缎 10/10
U8 复6-缎 10/10
U9 复5-缎 8/8
U10 复5-缎 8/8
U11 复平纹 6.6/6.6
U12 平纹 6.6/6.6
从图中可以看出，通过交替抓住第一层的一根纬纱和邻近第一层的第二层的一根纬纱进行复缎编织。
在芯部分42(对应于纬纱层U3至U10)中，用于经纱和纬纱的纱是由牺牲包芯纱抓在一起的不连续碳纤维制成的纱。在皮部分44、46(纬纱层U1、U2和U11、U12)中，纱由碳长丝制成，即平面和复平面编织中的纬纱U1、U2、U11和U12和经纱。
因此，在该实施例中，纱的类型、多层3D编织和结构都在芯42和皮44、46之间变化。应该观察到，编织和结构的变化是有些渐进的，所述变化对纬纱层U3、U4和U9、U10采用5-缎(其位于层U5至U8的6-缎和皮的平纹编织之间)，从而避免在芯和皮之间产生急剧的不连续性。
与双罗纹编织相比，芯内的复缎编织产生降低的经纱收缩和平行于纬纱层的更好的机械行为，尤其是在经向。
与缎型编织相比，当通过CVI进行密实化时，皮内的平纹编织使气体更容易穿过皮。
尽管如此，在变体中，可能使用斜纹型编织来编织皮。
由本发明方法获得的纤维结构适合于制造通过CVI密实化纤维结构所获得的复合材料部件，特别是由具有纤维增强的热结构复合材料制得的部件，所述纤维增强由碳纤维以及碳基体和/或陶瓷基体构成。

Claims (10)

1、一种用于增强复合材料部件的纤维结构，所述纤维结构作为单独的部件进行编织，并具有内部部分或芯，以及邻近外表面的部分或皮，在结构中，芯通过使用至少大多数由不连续纤维制得的纱的三维编织制造，且皮通过使用由长丝制得的纱的编织制造。
2、根据权利要求1所述的结构，其中所述芯由双罗纹型的三维编织制造，且所述皮由使用平纹型、缎型或斜纹型编织的编织制造。
3、根据权利要求2所述的结构，其中所述皮的编织包括使用平纹型、缎型或斜纹型编织的二维编织，且所述芯的双罗纹编织延伸远至皮。
4、根据权利要求2所述的结构，其中所述皮的编织包括使用平纹型、缎型或斜纹型编织的多层三维编织。
5、根据权利要求1所述的纤维结构，其中芯和皮由使用不同编织的多层编织制造。
6、根据权利要求5所述的纤维结构，其中所述芯由使用缎型编织的多层编织制造，且所述皮由使用平纹型或斜纹型编织的三维编织制造。
7、根据权利要求1至6任一项所述的结构，其中制得的皮与制得的芯相比具有较低支数的结构。
8、根据权利要求1至7任一项所述的结构，其中纤维结构的不同部分由具有不同化学本质的纱制成。
9、根据权利要求1至8任一项所述的结构，其中使用由基本上未加捻的不连续纤维制得的纱和至少一种为纱提供内聚的牺牲包芯纱一起进行芯部分的编织。
10、一种复合材料部件，其包含权利要求1至9任一项所述的纤维增强结构，所述纤维增强结构由至少部分通过化学气相渗透获得的基体密实化。
CN2007800233264A 2006-06-21 2007-06-20 用于制造复合材料部件的纤维增强结构 Active CN101473079B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0652572A FR2902802B1 (fr) 2006-06-21 2006-06-21 Structure fibreuse de renfort pour piece en materiau composite et piece la comportant
FR0652572 2006-06-21
PCT/FR2007/051476 WO2007148018A1 (fr) 2006-06-21 2007-06-20 Structure fibreuse de renfort pour la réalisation de pièce en matériau composite.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101473079A true CN101473079A (zh) 2009-07-01
CN101473079B CN101473079B (zh) 2011-06-15

Family

ID=37459374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800233264A Active CN101473079B (zh) 2006-06-21 2007-06-20 用于制造复合材料部件的纤维增强结构

Country Status (13)

Country Link
US (2) US8263504B2 (zh)
EP (1) EP2032750B1 (zh)
JP (1) JP5043936B2 (zh)
KR (1) KR101387890B1 (zh)
CN (1) CN101473079B (zh)
BR (1) BRPI0715593B1 (zh)
CA (1) CA2655578C (zh)
DE (1) DE602007005479D1 (zh)
FR (1) FR2902802B1 (zh)
NO (1) NO336887B1 (zh)
RU (1) RU2427675C2 (zh)
UA (1) UA94610C2 (zh)
WO (1) WO2007148018A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102588333A (zh) * 2011-01-06 2012-07-18 通用电气公司 纤维增强的Al-Li压缩机翼型件及制造方法
CN102712546A (zh) * 2009-10-30 2012-10-03 斯奈克玛动力部件公司 低厚度热结构复合材料部件和制造方法
CN103261499A (zh) * 2010-12-13 2013-08-21 斯奈克玛 用于具有一个或多个拱形部分的由复合材料制成的零件的纤维结构
CN103998721A (zh) * 2011-12-14 2014-08-20 斯奈克玛 一种通过3d编织织造的单件纤维结构及其在制造复合材料部件中的应用
CN105593417A (zh) * 2013-10-01 2016-05-18 斯奈克玛 具有分组浮丝的纤维结构
CN108431314A (zh) * 2015-12-22 2018-08-21 株式会社丰田自动织机 用于纤维强化复合材料的织物和纤维强化复合材料
CN111448346A (zh) * 2017-11-14 2020-07-24 赛峰集团陶瓷 一种纤维结构和包含该结构的复合材料部件
CN111575875A (zh) * 2020-04-23 2020-08-25 南京航空航天大学 一种易碎盖用含薄弱区三维机织预制体
US11560650B2 (en) 2017-11-14 2023-01-24 Safran Ceramics Fiber structure and a composite material part incorporating such a structure

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2907778B1 (fr) * 2006-10-26 2010-12-10 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication d'une piece en materiau composite thermostructural.
FR2939153B1 (fr) * 2008-11-28 2011-12-09 Snecma Propulsion Solide Realisation d'une structure fibreuse a epaisseur evolutive par tissage 3d
FR2972129B1 (fr) * 2011-03-03 2013-04-12 Snecma Piece en materiau composite comportant des elements de bossage
BR112013022506A2 (pt) * 2011-03-04 2016-12-06 Michael Ian Brockwell membro estrutural de absorção de energia, estrutura articulada, método de fabricação de um membro estrutural de absorção de energia, kit de peças para montar uma estrutura articulada e método de articular pelo menos dois membros estruturais entre si
CN102517760B (zh) * 2011-12-31 2015-03-18 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种复合材料预制件分层织造成形方法
CN102729494B (zh) * 2012-06-08 2014-09-24 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 具有仿生结构的复合材料及其制备方法
FR3001409B1 (fr) * 2013-01-29 2015-07-03 Herakles Procede de fabrication d'une structure alveolaire de forme courbee en materiau composite
US9913415B2 (en) 2013-03-13 2018-03-06 Federal-Mogul Powertrain Llc EMI shielding textile fabric, wrappable sleeve constructed therefrom and method of construction thereof
US9664053B2 (en) * 2014-02-12 2017-05-30 Teledyne Scientific & Imaging, Llc Integral textile structure for 3-D CMC turbine airfoils
FR3017866B1 (fr) * 2014-02-24 2016-04-08 Herakles Piece en materiau composite oxyde/oxyde a renfort 3d et son procede de fabrication
WO2015178996A1 (en) 2014-05-21 2015-11-26 Federal-Mogul Powertrain, Inc. Flexible, abrasion resistant woven textile sleeve and method of contruction thereof
FR3032145B1 (fr) * 2015-01-29 2017-02-10 Snecma Procede de fabrication d'une pale d'helice
US10093586B2 (en) 2015-02-26 2018-10-09 General Electric Company Ceramic matrix composite articles and methods for forming same
US11072565B2 (en) 2015-02-27 2021-07-27 General Electric Company Ceramic matrix composite structures with controlled microstructures fabricated using chemical vapor infiltration (CVI)
US10436036B2 (en) * 2016-07-05 2019-10-08 Safran Aircraft Engines Fitted platform for a turbine engine fan, and a method of fabricating it
JP6604286B2 (ja) * 2016-07-29 2019-11-13 株式会社豊田自動織機 サンドイッチ構造用の多層織物及びサンドイッチ構造繊維強化複合材
CN106149168A (zh) * 2016-09-22 2016-11-23 天津工业大学 一种2.5d类缎纹结构织物的织造方法
US11021779B2 (en) 2017-05-01 2021-06-01 Rolls-Royce High Temperature Composites Inc. Sacrificial 3-dimensional weaving method and ceramic matrix composites formed therefrom
FR3066715B1 (fr) 2017-05-24 2021-02-12 Safran Aircraft Engines Texture fibreuse destinee a la fabrication d'un carter de moteur aeronautique
CN113710839B (zh) * 2019-03-26 2023-08-22 费德罗-莫格尔动力系统有限责任公司 柔性抗磨损的编织套管及其构造方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2925098A (en) * 1955-07-26 1960-02-16 Gentex Corp Ballistic fabric
JPS61257440A (ja) * 1985-05-10 1986-11-14 Toray Ind Inc 繊維強化金属複合材料
JPS63282336A (ja) * 1987-03-31 1988-11-18 旭化成株式会社 多層織物
US5292578A (en) * 1988-06-16 1994-03-08 Koelzer Klaus K Material for reinforcing duroplastics woven fabric for reinforcing duroplastics having a specific distribution of hollow thermoplastic microspheres within the thread system
US4922969A (en) * 1988-09-22 1990-05-08 Hitco Multi-layer woven fabric having varying material composition through its thickness
GB9001358D0 (en) * 1990-01-20 1990-05-30 Scapa Group Plc Deformable fabric for composite materials
FR2669940B1 (fr) * 1990-12-03 1994-10-21 Europ Propulsion Fil forme a partir de fibres refractaires ou de leurs precurseurs et son application a la fabrication de pieces en materiau composite.
US5102725A (en) * 1991-04-01 1992-04-07 Jps Converter And Industrial Fabric Corp. Dual layer composite fabric
GB9212697D0 (en) 1992-06-15 1992-07-29 Short Brothers Plc Composite structure manufacture
JPH0899381A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 耐衝撃構造材
JPH10121371A (ja) * 1996-05-08 1998-05-12 Nippon Oil Co Ltd 繊維強化複合材料用繊維構造体および繊維強化複合材料の製造方法
JP3995760B2 (ja) 1997-06-05 2007-10-24 横浜ゴム株式会社 タイヤ滑り止め装置の締付用ベルト
JP2000140939A (ja) * 1998-11-04 2000-05-23 Toho Rayon Co Ltd 金属線の誘導ガイド及びその製造方法
JP2002529168A (ja) * 1998-11-11 2002-09-10 ウェヤーハウザー・カンパニー 網状吸収性複合体
US6555211B2 (en) * 2001-01-10 2003-04-29 Albany International Techniweave, Inc. Carbon composites with silicon based resin to inhibit oxidation
JP2003301347A (ja) * 2002-04-10 2003-10-24 Yoshitsune Towel:Kk 多重織物
US6841492B2 (en) * 2002-06-07 2005-01-11 Honeywell International Inc. Bi-directional and multi-axial fabrics and fabric composites
JP2005089877A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Toyota Industries Corp 三次元織物及びその製造方法並びに摩擦材
FR2861143B1 (fr) * 2003-10-20 2006-01-20 Snecma Moteurs Aube de turbomachine, notamment aube de soufflante et son procede de fabrication
JP2005305276A (ja) * 2004-04-20 2005-11-04 Toyota Industries Corp 燃料用フィルター材
FR2887601B1 (fr) * 2005-06-24 2007-10-05 Snecma Moteurs Sa Piece mecanique et procede de fabrication d'une telle piece

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102712546A (zh) * 2009-10-30 2012-10-03 斯奈克玛动力部件公司 低厚度热结构复合材料部件和制造方法
CN102712546B (zh) * 2009-10-30 2015-06-17 赫拉克勒斯公司 低厚度热结构复合材料部件和制造方法
CN103261499B (zh) * 2010-12-13 2014-12-31 斯奈克玛 用于具有一个或多个拱形部分的由复合材料制成的零件的纤维结构
CN103261499A (zh) * 2010-12-13 2013-08-21 斯奈克玛 用于具有一个或多个拱形部分的由复合材料制成的零件的纤维结构
CN102588333B (zh) * 2011-01-06 2017-03-01 通用电气公司 纤维增强的Al‑Li压缩机翼型件及制造方法
CN102588333A (zh) * 2011-01-06 2012-07-18 通用电气公司 纤维增强的Al-Li压缩机翼型件及制造方法
CN103998721A (zh) * 2011-12-14 2014-08-20 斯奈克玛 一种通过3d编织织造的单件纤维结构及其在制造复合材料部件中的应用
CN103998721B (zh) * 2011-12-14 2016-01-20 斯奈克玛 一种通过3d编织织造的单件纤维结构及其在制造复合材料部件中的应用
CN105593417A (zh) * 2013-10-01 2016-05-18 斯奈克玛 具有分组浮丝的纤维结构
CN105593417B (zh) * 2013-10-01 2017-06-30 斯奈克玛 具有分组浮丝的纤维结构
CN108431314A (zh) * 2015-12-22 2018-08-21 株式会社丰田自动织机 用于纤维强化复合材料的织物和纤维强化复合材料
CN108431314B (zh) * 2015-12-22 2020-06-05 株式会社丰田自动织机 用于纤维强化复合材料的织物和纤维强化复合材料
CN111448346A (zh) * 2017-11-14 2020-07-24 赛峰集团陶瓷 一种纤维结构和包含该结构的复合材料部件
US10995431B2 (en) 2017-11-14 2021-05-04 Albany International Corp. Fiber structure and a composite material part incorporating such a structure
US11560650B2 (en) 2017-11-14 2023-01-24 Safran Ceramics Fiber structure and a composite material part incorporating such a structure
CN111575875A (zh) * 2020-04-23 2020-08-25 南京航空航天大学 一种易碎盖用含薄弱区三维机织预制体

Also Published As

Publication number Publication date
CA2655578C (en) 2016-05-24
FR2902802B1 (fr) 2008-12-12
EP2032750B1 (fr) 2010-03-24
UA94610C2 (ru) 2011-05-25
BRPI0715593B1 (pt) 2017-09-26
US20120258641A1 (en) 2012-10-11
RU2427675C2 (ru) 2011-08-27
DE602007005479D1 (de) 2010-05-06
KR20090021385A (ko) 2009-03-03
US8426326B2 (en) 2013-04-23
CA2655578A1 (en) 2007-12-27
NO336887B1 (no) 2015-11-23
CN101473079B (zh) 2011-06-15
US20090280707A1 (en) 2009-11-12
US8263504B2 (en) 2012-09-11
KR101387890B1 (ko) 2014-04-21
JP2009541602A (ja) 2009-11-26
RU2009101081A (ru) 2010-07-27
JP5043936B2 (ja) 2012-10-10
FR2902802A1 (fr) 2007-12-28
WO2007148018A1 (fr) 2007-12-27
EP2032750A1 (fr) 2009-03-11
NO20085296L (no) 2009-03-19
BRPI0715593A2 (pt) 2013-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101473079B (zh) 用于制造复合材料部件的纤维增强结构
CN101473078B (zh) 用于复合材料部件的具有复缎编织的增强纤维结构
RU2409468C2 (ru) Упрочняющая волоконная структура для детали из композиционного материала и деталь, содержащая эту структуру
CA2744963C (en) Production of a fibrous structure with variable thickness by 3d weaving
RU2590872C2 (ru) Тканые заготовки, композитные материалы, усиленные волокном, и способы их изготовления
RU2014128619A (ru) Волокнистая армирующая структура для изделия из композитного материала, имеющего участок уменьшенной толщины
CN102517761A (zh) 一种复合材料预制件层间增强织造成形方法
RU2016117234A (ru) Волокнистая структура с объединением пропусков
EP2636776B1 (en) Woven carbon fiber fabric with reduced yarn crimp and manufacturing method therof
CN108004650B (zh) 大尺寸变厚度回转体预制体及其制备方法
RU2019139875A (ru) Армированное волокном 3D ткацкое переплетение и способ его изготовления
Ko et al. Textile preforming
RU2020119181A (ru) Волокнистая структура и часть из композитного материала, содержащая такую структуру

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: HERCULES CORP.

Free format text: FORMER OWNER: SNECMA PROPULSION SOLIDE

Effective date: 20140121

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140121

Address after: French Pavilion

Patentee after: Herakles

Address before: French Leelan

Patentee before: Snecma Propulsion Solide