CN109080235A - 一种低/负热膨胀复合材料2.5d多尺度预制体及其制备方法 - Google Patents

一种低/负热膨胀复合材料2.5d多尺度预制体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体及其制备方法，包括：在容器中放入单层纤维无纬布或纤维织物；在容器中倒入蒸馏水，并将负膨胀颗粒放入蒸馏水中；将具有负膨胀颗粒和碳纤维的液体超声处理，使负膨胀颗粒均匀分散；将超声后的液体静置，使负膨胀颗粒均匀沉降到单层碳纤维无纬布或碳纤维织物上，形成非连续增强层；按照所需的铺层方式将所制备的带有负膨胀颗粒的单层碳纤维无纬布或碳纤维织物制备成所需的层合预制体，并用穿刺纤维束进行Z向穿刺加固。得到纤维‑负膨胀颗粒2.5D多尺度复合材料预制体。本发明制备的纤维预制体可用于生产具有轻质、高强、低热膨胀系数的树脂基复合材料和轻金属基复合材料。

Description

一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维增强复合材料领域，具体涉及一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展人们对材料的性能提出了越来越高的要求。继金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料之后，纤维增强复合材料以其比强度、比刚度大，性能可设计等一系列优点，得以在航空航天、汽车及运动器械等领域得到越来越多的应用。
对于纤维增强复合材料而言，纤维预制体作为复合材料中主要的承载体直接决定了复合材料的性能。目前，先进复合材料的预制体主要以基于层合复合材料力学理论设计的层合结构为主，如图1所示。但是由于纤维铺层具有正交各向异性，纤维铺层之间热膨胀系数差异巨大，并且这种预制体纤维铺层之间靠基体材料结合，层间结合强度低。因此，极易因热膨胀系数不匹配而出现层间开裂的现象。为了提高层间剪切强度，实现纤维铺层之间热膨胀系数匹配，克服层间开裂的弊端，人们提出了多尺度混杂增强的方法，通过在纤维铺层之间添加微米级或纳米级增强体的方法提高纤维铺层之间的层间剪切强度。文献“郑国栋,张清杰,邓火英等.不同官能化碳纳米管对MWCNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响[J].复合材料学报,2015,32(03):640-648.”在环氧树脂中分别加入1.0wt％的MWCNTs-COOH和MWCNTs-EDA，在80℃下高速搅拌6h。再加入固化剂在60℃下搅拌均匀，真空脱泡后制备成树脂胶膜，与T700碳纤维在热熔浸胶机上制成单向预浸料。将单向预浸料铺层放置在模具中，经固化压制成准各向同性复合材料板。该技术可以使碳纳米管均匀分散在层间基体中，提高复合材料的层间剪切强度，减少层间开裂。但是该技术仅适用于制备纤维增强树脂基复合材料，在制备金属基复合材料时，会因金属基体与纤维增强体之间润湿困难而无法制备预浸料。
文献“范汶鑫,王延相,陈纪强,等.碳纤维表面生长碳纳米管及其增强复合材料性能的研究[J].功能材料,2015,46(20):20097-20101+20107.”通过电化学阳极氧化法改性碳纤维表面，利用浸渍法在连续的碳纤维表面加载了均匀的催化剂前驱体涂层，并通过化学气相沉积法(CVD)在碳纤维表面催化生长了均匀、规整的碳纳米管，工艺流程如图2。该方法可以成功制备碳纤维与碳纳米管混杂增强的预制体，但是该方法工艺复杂，CVD法对设备和工艺都有很高的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体及其制备方法。本发明制备的纤维预制体可用于生产具有轻质、高强、低热膨胀系数的树脂基复合材料和轻金属基复合材料。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体的制备方法，包括以下步骤：
1)在容器中放入单层纤维无纬布或纤维织物，使其平铺于容器底部，用于制作连续纤维层；
2)在容器中倒入蒸馏水，并将负膨胀颗粒放入蒸馏水中，搅拌均匀；
3)将步骤2)中具有负膨胀颗粒和纤维的液体超声处理，使颗粒均匀分散，并进入纤维束内和束间；
4)将步骤3)中超声后的液体静置，使负膨胀颗粒均匀沉降到单层纤维无纬布或纤维织物上，形成厚度均匀、含量可控的非连续增强层；
5)按照所需的铺层方式将步骤4)所制备的带有负膨胀颗粒的单层纤维无纬布或纤维织物制备成所需的层合预制体，并用穿刺纤维束进行Z向穿刺加固；
6)将制备好的层合预制体放入蒸馏水中，超声处理，使负膨胀颗粒均匀分布在纤维织物的层间和纤维束间，超声完毕后将预制体取出烘干，得到低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体。
作为本发明的进一步改进，Z向穿刺纤维束直径不得大于连续纤维层中的纤维束直径，并且穿刺纤维束间距不得小于10倍的纤维束直径，不得大于50倍的纤维束直径。
作为本发明的进一步改进，所述的非连续增强层为微米级或纳米级负膨胀颗粒；增强体中连续纤维体积分数大于负膨胀颗粒体积分数。
作为本发明的进一步改进，所述的连续纤维层选用碳纤维或石墨纤维制备，非连续增强层选用负膨胀颗粒，
作为本发明的进一步改进，所述的负膨胀颗粒选用钨酸锆。
作为本发明的进一步改进，所述的连续纤维层的铺层方式为单向铺层、正交铺层或叠层。
作为本发明的进一步改进，所述的连续纤维体积分数为30-50％，非连续增强层体积分数为1-20％，Z向穿刺纤维体积分数为1-5％。
作为本发明的进一步改进，超声处理条件为：超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声，步骤3)中超声5-10分钟，步骤3)中超声10-20分钟。
一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体，预制体为多尺度2.5D层合结构，包括连续纤维层、非连续增强层和Z向穿刺增强纤维，连续纤维层与非连续增强层交替分布，预制体的上表层与下表层为连续纤维层，并且非连续增强层均匀分布在连续纤维层间和束间，Z向穿刺纤维束沿Z向穿刺加固连续纤维层和非连续增强层。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体及其制备方法，采用超声溶剂分散的方法将定量的微米或纳米级负膨胀颗粒均匀沉降到碳纤维织物上，然后通过叠层的方式制备出纤维层间具有厚度均匀、体积分数可控的非连续增强层的2.5D多尺度预制体。该方法无需专用设备，工艺简单、制造成本低，克服了现有技术无法制备用于金属基复合材料的混杂增强体，以及工艺复杂、对设备和工艺要求高等弊端。该方法制备出的2.5D多尺度预制体，以连续纤维为主要增强体，以非连续负膨胀颗粒为层间增强体和热膨胀系数调节相，通过Z向穿刺纤维进行层间加固，形成一个2.5D多尺度预制体。在保证连续纤维优良增强效果的同时增强了层与层之间的剪切强度，并且通过负膨胀颗粒实现纤维铺层之间以及纤维与基体之间的热膨胀系数匹配，可以有效避免层间开裂的发生。本发明2.5D多尺度预制体可用于生产具有轻质、高强、低热膨胀系数的树脂基复合材料和轻金属基复合材料。
附图说明
图1现有复合材料预制体层合结构示意图；
图2CVD法在碳纤维表面生长碳纳米管工艺流程图；
图3本发明一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体及其制备方法工艺示意图；
图中：1.Z向穿刺增强纤维，2.连续纤维层，3.非连续增强层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明：
如图3所示，本发明一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体的制备方法，包括以下步骤：
1.在容器中放入裁剪好的单层碳纤维无纬布或碳纤维织物，使其平铺于容器底部；
2.在容器中倒入适量的蒸馏水，并将负膨胀颗粒放入蒸馏水中，机械搅拌均匀；
3.将步骤2中搅拌均匀的带有碳纤维和负膨胀颗粒的液体超声5-10分钟，使颗粒均匀分散，并进入纤维束内和束间；
4.将步骤3中超声后的液体静置12-24h，使负膨胀颗粒均匀沉降到单层碳纤维无纬布或碳纤维织物上，形成厚度均匀，体积分数可控的非连续增强层；
5.按照所需的铺层方式将步骤4所制备的带有负膨胀颗粒的单层碳纤维无纬布或碳纤维织物制备成所需的层合预制体，并进行Z向穿刺加固。Z向穿刺纤维束直径不得大于连续纤维层中的纤维束直径，并且穿刺纤维束间距不得小于10倍的纤维束直径，不得大于50倍的纤维束直径；结构如图3所示。
6.将制备好的2.5D多尺度预制体放入蒸馏水中，超声10-20分钟，使负膨胀颗粒均匀分布在2.5D预制体内部和层间，超声完毕后将预制体取出烘干，得到2.5D多尺度预制体。
下面结合具体实施例对本发明的方法进行详细的说明：
实施例1
本实例连续纤维层选用M40石墨纤维无纬布，铺层方式为单向铺层，共6层；负膨胀颗粒选用微米级钨酸锆。
1.在烧杯中放入75mm×75mm石墨纤维无纬布，使其平铺于烧杯底部。
2.在烧杯中倒入500ml的蒸馏水，并将预制体体积分数0.1％钨酸锆放入蒸馏水中，电磁搅拌2分钟；
3.将步骤2中搅拌均匀的带有钨酸锆的液体使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声6分钟，使钨酸锆均匀分散；
4.将步骤3中超声后的液体静置15h，使钨酸锆均匀沉降到单层石墨纤维无纬布上，形成厚度均匀，体积分数可控的钨酸锆层；
5.按照单向铺层方式将步骤4所制备的带有钨酸锆的单层石墨纤维无纬布制备成层合预制体，并进行Z向穿刺加固。Z向穿刺纤维束直径于连续纤维层中的纤维束直径相同，穿刺纤维束间距为10倍的纤维束直径。
6.将制备好的2.5D预制体放入蒸馏水中，使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声10-20分钟，使钨酸锆均匀分布在无纬布层间和纤维束间，超声完毕后将预制体取出烘干，得到2.5D石墨纤维-钨酸锆多尺度预制体。
采用本方法制备的2.5D多尺度预制体，采用AZ91D镁合金为基体，通过压力浸渗法可制备镁基复合材料，复合材料密度可达1.9g/cm3，纤维方向抗拉强度可达1000MPa以上，20～100℃的平均热膨胀系数可达-1～1×10-6/℃，具备轻质、高强、低热膨胀的特点。
实施例2
本实例连续纤维层选用M40石墨纤维无纬布，铺层方式为正交铺层；非连续增强层选用钨酸锆。按照一层0°无纬布、一层钨酸锆、一层90°无纬布的叠层方式制备多尺度预制体，无纬布叠层数量为7层。
1.在烧杯中放入75mm×75mm石墨纤维无纬布，使其平铺于烧杯底部。
2.在烧杯中倒入500ml的蒸馏水，并将预制体体积分数0.1％钨酸锆放入蒸馏水中，电磁搅拌2分钟；
3.将步骤2中搅拌均匀的带有钨酸锆的液体使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声7分钟，使钨酸锆均匀分散；
4.将步骤3中超声后的液体静置18h，使钨酸锆均匀沉降到单层石墨纤维无纬布上，形成厚度均匀，体积分数可控的钨酸锆层；
5.按照正交方式将步骤4所制备的带有钨酸锆的单层石墨纤维无纬布制备成层合预制体，并进行Z向穿刺加固。Z向穿刺纤维束直径于连续纤维层中的纤维束直径相同，穿刺纤维束间距为10倍的纤维束直径。
6.将制备好的2.5D预制体放入蒸馏水中，使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声10-20分钟，使钨酸锆均匀分布在无纬布层间和纤维束间，超声完毕后将预制体取出烘干，得到2.5D石墨纤维-钨酸锆多尺度预制体。
采用本方法制备的2.5D多尺度预制体，采用AZ91D镁合金为基体，通过压力浸渗法可制备镁基复合材料，复合材料密度可达1.9g/cm3，纤维方向抗拉强度可达600MPa以上，20～100℃的平均热膨胀系数可达0～2×10-6/℃，具备轻质、高强、低热膨胀的特点。
实施例3
本实例连续纤维层选用M40石墨纤维编织布，铺层方式为叠层；非连续增强层选用钨酸锆。按照一层编织布、一层钨酸锆的叠层方式制备多尺度预制体，保证每层编织布的经线、纬线取向相同，编织布叠层数量为6层。
1.在烧杯中放入75mm×75mm石墨纤维编织布，使其平铺于烧杯底部。
2.在烧杯中倒入500ml的蒸馏水，并将预制体体积分数0.1％钨酸锆放入蒸馏水中，电磁搅拌2分钟；
3.将步骤2中搅拌均匀的带有钨酸锆的液体使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声9分钟，使钨酸锆均匀分散；
4.将步骤3中超声后的液体静置15h，使钨酸锆均匀沉降到单层编织布上，形成厚度均匀，体积分数可控的钨酸锆层；
5.按照正交方式将步骤4所制备的带有钨酸锆的单层编织布制备成层合预制体，并进行Z向穿刺加固。Z向穿刺纤维束直径于连续纤维层中的纤维束直径相同，穿刺纤维束间距为10倍的纤维束直径。
6.将制备好的2.5D预制体放入蒸馏水中，使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声10-20分钟，使钨酸锆均匀分布在无纬布层间和纤维束间，超声完毕后将预制体取出烘干，得到2.5D石墨纤维-钨酸锆多尺度预制体。
采用本方法制备的2.5D多尺度预制体，采用AZ91D镁合金为基体，通过压力浸渗法可制备镁基复合材料，复合材料密度可达1.9g/cm3，纤维方向抗拉强度可达500MPa以上，20～100℃的平均热膨胀系数可达1～3×10-6/℃，具备轻质、高强、低热膨胀的特点。
实施例4
本实例连续纤维层选用T700碳纤维无纬布，铺层方式为单向铺层，共6层；负膨胀颗粒选用微米级钨酸锆。
1.在烧杯中放入75mm×75mm碳纤维无纬布，使其平铺于烧杯底部。
2.在烧杯中倒入500ml的蒸馏水，并将预制体体积分数0.1％钨酸锆放入蒸馏水中，电磁搅拌2分钟；
3.将步骤2中搅拌均匀的带有钨酸锆的液体使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声10分钟，使钨酸锆均匀分散；
4.将步骤3中超声后的液体静置12h，使钨酸锆均匀沉降到单层碳纤维无纬布上，形成厚度均匀，体积分数可控的钨酸锆层；
5.按照单向铺层方式将步骤4所制备的带有钨酸锆的单层碳纤维无纬布制备成层合预制体，并进行Z向穿刺加固。Z向穿刺纤维束直径于连续纤维层中的纤维束直径相同，穿刺纤维束间距为10倍的纤维束直径。
6.将制备好的2.5D预制体放入蒸馏水中，使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声15分钟，使钨酸锆均匀分布在无纬布层间和纤维束间，超声完毕后将预制体取出烘干，得到2.5D碳纤维-钨酸锆多尺度预制体。
采用本方法制备的2.5D多尺度预制体，采用AZ91D镁合金为基体，通过压力浸渗法可制备镁基复合材料，复合材料密度可达1.9g/cm3，纤维方向抗拉强度可达600MPa以上，20～100℃的平均热膨胀系数可达-1～1×10-6/℃，具备轻质、高强、低热膨胀的特点。
实施例5
本实例连续纤维层选用T700碳纤维无纬布，铺层方式为正交铺层；非连续增强层选用钨酸锆。按照一层0°无纬布、一层钨酸锆、一层90°无纬布的叠层方式制备多尺度预制体，无纬布叠层数量为7层。
1.在烧杯中放入75mm×75mm碳纤维无纬布，使其平铺于烧杯底部。
2.在烧杯中倒入500ml的蒸馏水，并将预制体体积分数0.1％钨酸锆放入蒸馏水中，电磁搅拌2分钟；
3.将步骤2中搅拌均匀的带有钨酸锆的液体使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声8分钟，使钨酸锆均匀分散；
4.将步骤3中超声后的液体静置20h，使钨酸锆均匀沉降到单层碳纤维无纬布上，形成厚度均匀，体积分数可控的钨酸锆层；
5.按照正交方式将步骤4所制备的带有钨酸锆的单层碳纤维无纬布制备成层合预制体，并进行Z向穿刺加固。Z向穿刺纤维束直径于连续纤维层中的纤维束直径相同，穿刺纤维束间距为10倍的纤维束直径。
6.将制备好的2.5D预制体放入蒸馏水中，使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声20分钟，使钨酸锆均匀分布在无纬布层间和纤维束间，超声完毕后将预制体取出烘干，得到2.5D碳纤维-钨酸锆多尺度预制体。
采用本方法制备的2.5D多尺度预制体，采用AZ91D镁合金为基体，通过压力浸渗法可制备镁基复合材料，复合材料密度可达1.9g/cm3，纤维方向抗拉强度可达450MPa以上，20～100℃的平均热膨胀系数可达0～2×10-6/℃，具备轻质、高强、低热膨胀的特点。
实施例6
本实例连续纤维层选用T700碳纤维编织布，铺层方式为叠层；非连续增强层选用钨酸锆。按照一层编织布、一层钨酸锆的叠层方式制备多尺度预制体，保证每层编织布的经线、纬线取向相同，编织布叠层数量为6层。
1.在烧杯中放入75mm×75mm碳纤维编织布，使其平铺于烧杯底部。
2.在烧杯中倒入500ml的蒸馏水，并将预制体体积分数0.1％钨酸锆放入蒸馏水中，电磁搅拌2分钟；
3.将步骤2中搅拌均匀的带有钨酸锆的液体使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声5分钟，使钨酸锆均匀分散；
4.将步骤3中超声后的液体静置24h，使钨酸锆均匀沉降到单层编织布上，形成厚度均匀，体积分数可控的钨酸锆层；
5.按照正交方式将步骤4所制备的带有钨酸锆的单层编织布制备成层合预制体，并进行Z向穿刺加固。Z向穿刺纤维束直径于连续纤维层中的纤维束直径相同，穿刺纤维束间距为10倍的纤维束直径。
6.将制备好的2.5D预制体放入蒸馏水中，使用超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声10分钟，使钨酸锆均匀分布在无纬布层间和纤维束间，超声完毕后将预制体取出烘干，得到2.5D碳纤维-钨酸锆多尺度预制体。
采用本方法制备的2.5D多尺度预制体，采用AZ91D镁合金为基体，通过压力浸渗法可制备镁基复合材料，复合材料密度可达1.9g/cm3，纤维方向抗拉强度可达400MPa以上，20～100℃的平均热膨胀系数可达1～3×10-6/℃，具备轻质、高强、低热膨胀的特点。
本发明的一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体及其制备方法，如图3所示，采用超声溶剂分散的法可以将定量的微米或纳米级负膨胀颗粒均匀沉降到纤维织物上，然后通过叠层的方式制备出纤维层间具有厚度均匀，体积分数可控的非连续增强层的2.5D多尺度预制体。该方法无需专用设备，工艺简单、制造成本低，克服了现有技术无法制备用于金属基复合材料的混杂增强体，以及工艺复杂、对设备和工艺要求高等弊端。
本发明制备得到一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体，预制体为多尺度2.5D层合结构，包括连续纤维层2、非连续增强层3和Z向穿刺增强纤维3，连续纤维层2与非连续增强层3交替分布，预制体上表层与下表层为连续纤维层，并且非连续增强层3均匀分布在连续纤维层2间和束间，Z向穿刺纤维束1沿Z向穿刺加固连续纤维层2和非连续增强层3。
该方法制备出的2.5D多尺度预制体，以连续纤维为主要增强体，以非连续负膨胀颗粒为层间增强体和热膨胀系数调节相，通过Z向穿刺纤维进行层间加固，形成一个2.5D多尺度预制体。在保证连续纤维优良增强效果的同时增强了层与层之间的剪切强度，并且通过负膨胀颗粒实现纤维铺层之间以及纤维与基体的热膨胀系数匹配，可以有效避免层间开裂为的发生根据本发明制备的纤维预制体可用于生产具有轻质、高强、低热膨胀系数的树脂基复合材料和轻金属基复合材料。
尽管以上结合附图对本发明的具体实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的、而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明的权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (9)

1.一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在容器中放入单层纤维无纬布或纤维织物，使其平铺于容器底部，用于制作连续纤维层；
2)在容器中倒入蒸馏水，并将负膨胀颗粒放入蒸馏水中，搅拌均匀；
3)将步骤2)中具有负膨胀颗粒和纤维的液体超声处理，使颗粒均匀分散，并进入纤维束内和束间；
4)将步骤3)中超声后的液体静置，使负膨胀颗粒均匀沉降到单层纤维无纬布或纤维织物上，形成厚度均匀、含量可控的非连续增强层；
5)按照所需的铺层方式将步骤4)所制备的带有负膨胀颗粒的单层纤维无纬布或纤维织物制备成所需的层合预制体，并用穿刺纤维束进行Z向穿刺加固；
6)将制备好的层合预制体放入蒸馏水中，超声处理，使负膨胀颗粒均匀分布在纤维织物的层间和纤维束间，超声完毕后将预制体取出烘干，得到低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体。
2.根据权利要求1所述的一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体的制备方法，其特征在于，Z向穿刺纤维束直径不得大于连续纤维层中的纤维束直径，并且穿刺纤维束间距不得小于10倍的纤维束直径，不得大于50倍的纤维束直径。
3.根据权利要求1所述的一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体的制备方法，其特征在于，所述的非连续增强层为微米级或纳米级负膨胀颗粒；增强体中连续纤维体积分数大于负膨胀颗粒体积分数。
4.根据权利要求1所述的一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体的制备方法，其特征在于，所述的连续纤维层选用碳纤维或石墨纤维制备，非连续增强层选用负膨胀颗粒。
5.根据权利要求4所述的一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体的制备方法，其特征在于，所述的负膨胀颗粒选用钨酸锆。
6.根据权利要求1所述的一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体的制备方法，其特征在于，所述的连续纤维层的铺层方式为单向铺层、正交铺层或叠层。
7.根据权利要求1所述的一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体的制备方法，其特征在于，所述的连续纤维体积分数为30-50％，非连续增强层体积分数为1-20％，Z向穿刺纤维体积分数为1-5％。
8.根据权利要求1所述的一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体制备方法，其特征在于，超声处理条件为：超声波发生器在20kHz/100W的条件下超声，步骤3)中超声5-10分钟，步骤3)中超声10-20分钟。
9.一种低/负热膨胀复合材料2.5D多尺度预制体，其特征在于，预制体为多尺度2.5D层合结构，包括连续纤维层、非连续增强层和Z向穿刺增强纤维，连续纤维层与非连续增强层交替分布，预制体的上表层与下表层为连续纤维层，并且非连续增强层均匀分布在连续纤维层间和束间，Z向穿刺纤维束沿Z向穿刺加固连续纤维层和非连续增强层。
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