CN219618656U - 一种新型高性能的耐高温纤维复合材料结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及复合材料领域，尤其涉及一种新型高性能的耐高温纤维复合材料结构。所述新型高性能的耐高温纤维复合材料结构包括碳纤维基板、陶瓷基复合材料层和碳化硅纤维束；所述陶瓷基复合材料层设有两层分别分布在碳纤维基板的顶部和底部；所述碳纤维基板的顶部和底部分别开设有若干均匀分布的第一凹槽和第二凹槽。本实用新型提供的纤维复合材料结构，通过在碳纤维基板的上下两侧开设第一凹槽和第二凹槽，并在两凹槽内部通过碳化硅纤维束与陶瓷基复合材料层进行连接，并在陶瓷基复合材料层内部镶嵌碳纤维网板，进而可使本复合材料的内部形成交错的支撑筋，后期在使用时，即可有效对多方位的外力进行吸收，增加本复合材料的抗拉特性。

Description

一种新型高性能的耐高温纤维复合材料结构

技术领域

本实用新型涉及复合材料领域，尤其涉及一种新型高性能的耐高温纤维复合材料结构。

背景技术

复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件:复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料；复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在；它具有结构可设计性，可进行复合结构设计；复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。

现有中国专利文献申请文件公开号为“CN 216268053 U”的，一种新型高性能的纤维复合材料，包括第一防护层、缓冲层、缓冲块、连接层、回弹层、韧性层、加固层、抗拉伸层、第二防护层、加固绳、弹性条、内置条、连接块，通过其说明书的记载可知，第一防护层、缓冲层、回弹层、韧性层、加固层、抗拉伸层、第二防护层，是采用直接堆叠的方式进行合成形成的复合材料，并通过加固绳、弹性条和内置条，提高复合材料的抗拉性能；

由于复合材料后期使用时，所受到的外力是不确定的，当外力方向与分布的加固绳、弹性和内置条的轴径方向不同时，单一设置的加固绳、弹性和内置条则不能有效的进行外力的吸收，则会在一定程度上影响复合材料的抗拉特性。

因此，有必要提供一种新的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构解决上述技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种新型高性能的耐高温纤维复合材料结构。

本实用新型提供的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构包括：

碳纤维基板、陶瓷基复合材料层和碳化硅纤维束；

所述陶瓷基复合材料层设有两层分别分布在碳纤维基板的顶部和底部；

所述碳纤维基板的顶部和底部分别开设有若干均匀分布的第一凹槽和第二凹槽，且所述碳化硅纤维束设置在碳纤维基板和陶瓷基复合材料层之间。

优选的，顶部所述陶瓷基复合材料层靠近碳纤维基板的一侧与第一凹槽相对位置开设有第三凹槽，且所述第三凹槽和第一凹槽的内壁与同一碳化硅纤维束的外壁相抵。

优选的，底部所述陶瓷基复合材料层靠近碳纤维基板的一侧与第二凹槽相对位置开设有第四凹槽，且所述第四凹槽与第二凹槽的内部与同一碳化硅纤维束的外壁相抵。

优选的，两个所述陶瓷基复合材料层内部均镶嵌有碳纤维网板，且两个所述陶瓷基复合材料层的相对面分别与碳纤维基板的顶部和底部连接。

优选的，所述碳化硅纤维束包括包裹层，所述包裹层的内部设有若干均匀分布的连接筒和连接杆，且所述连接筒的内部开设有若干环形分布的连接孔。

优选的，每个所述连接筒内均通过连接孔插设有拉杆，每个所述拉杆的端部均设有固定连接的拉丝，且每个所述拉丝的端部均与对应连接杆的端部固定连接。

优选的，所述连接筒、拉杆、拉丝和连接杆的外壁均与包裹层的内壁贴合，且所述拉丝为韧性材料制成。

与相关技术相比较，本实用新型提供的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构具有如下有益效果：

1、本实用新型通过在碳纤维基板的上下两侧开设第一凹槽和第二凹槽，并在两凹槽内部通过碳化硅纤维束与陶瓷基复合材料层进行连接，并在陶瓷基复合材料层内部镶嵌碳纤维网板，进而可使本复合材料的内部形成交错的支撑筋，后期在使用时，即可有效对多方位的外力进行吸收，增加本复合材料的抗拉特性。

2、本实用新型通过在碳化硅纤维束的设置当碳化硅纤维束受到外力时，若干环形分布的拉杆即可进一步增加装置的刚性，同时当碳化硅纤维束受到垂直发相反的外力时，可使碳化硅纤维束顺利进行弯曲，增加碳化硅纤维束的韧性。

附图说明

图1为本实用新型提供的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示陶瓷基复合材料层的结构示意图；

图3为图1所示碳纤维基板的结构示意图；

图4为图1所示碳化硅纤维束的结构示意图；

图5为图2所示碳纤维网板的结构示意图；

图6为图4所示碳化硅纤维束剖面的结构示意图；

图7为图6所示连接筒的结构示意图。

图中标号：1、碳纤维基板；11、第一凹槽；12、第二凹槽；2、陶瓷基复合材料层；21、第三凹槽；22、第四凹槽；23、碳纤维网板；3、碳化硅纤维束；31、包裹层；32、连接筒；321、连接孔；33、拉杆；34、拉丝；35、连接杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。

请参阅图1至图7，本实用新型实施例提供的一种新型高性能的耐高温纤维复合材料结构，所述新型高性能的耐高温纤维复合材料结构包括：碳纤维基板1、陶瓷基复合材料层2和碳化硅纤维束3。

在本实用新型的实施例中，请参阅图1、图2、图3、图4和图5，所述陶瓷基复合材料层2设有两层分别分布在碳纤维基板1的顶部和底部，所述碳纤维基板1的顶部和底部分别开设有若干均匀分布的第一凹槽11和第二凹槽12，且所述碳化硅纤维束3设置在碳纤维基板1和陶瓷基复合材料层2之间，顶部所述陶瓷基复合材料层2靠近碳纤维基板1的一侧与第一凹槽11相对位置开设有第三凹槽21，且所述第三凹槽21和第一凹槽11的内壁与同一碳化硅纤维束3的外壁相抵，底部所述陶瓷基复合材料层2靠近碳纤维基板1的一侧与第二凹槽12相对位置开设有第四凹槽22，且所述第四凹槽22与第二凹槽12的内部与同一碳化硅纤维束3的外壁相抵，两个所述陶瓷基复合材料层2内部均镶嵌有碳纤维网板23，且两个所述陶瓷基复合材料层2的相对面分别与碳纤维基板1的顶部和底部连接。

需要说明的是：通过第一凹槽11、第二凹槽12、第三凹槽21和第四凹槽22的设置，同时由于第一凹槽11、第二凹槽12、第三凹槽21和第四凹槽22的端截面均为半圆形的凹槽，碳化硅纤维束3的的外部规格为圆柱型，在将碳化硅纤维束3镶嵌在两两相对的凹槽内部后，使碳化硅纤维束3位于碳纤维基板1和陶瓷基复合材料层2之间，顺利的对碳化硅纤维束3进行固定，即可使若干位于碳纤维基板1和陶瓷基复合材料层2之间的碳化硅纤维束3在本复合材料的内部形成交错的支撑筋，后期在使用时，即可有效对多方位的外力进行吸收，增加本复合材料的抗拉特性；

通过在陶瓷基复合材料层2的内部镶嵌碳纤维网板23，在陶瓷基复合材料层2具备耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能的同时，增加陶瓷基复合材料层2的韧性，降低陶瓷基复合材料层2出现脆裂的现象。

在本实用新型的实施例中，请参阅图4、图6和图7，所述碳化硅纤维束3包括包裹层31，所述包裹层31的内部设有若干均匀分布的连接筒32和连接杆35，且所述连接筒32的内部开设有若干环形分布的连接孔321，每个所述连接筒32内均通过连接孔321插设有拉杆33，每个所述拉杆33的端部均设有固定连接的拉丝34，且每个所述拉丝34的端部均与对应连接杆35的端部固定连接，所述连接筒32、拉杆33、拉丝34和连接杆35的外壁均与包裹层31的内壁贴合，且所述拉丝34为韧性材料制成。

需要说明的是：通过在碳化硅纤维束3的内部设置里连接筒32、拉杆33、拉丝34和连接杆35，在将圆柱形的拉杆33插入连接筒32内部开设的圆形连接孔321内部后，可使若干拉杆33顺利的位置连接筒32，即可通过连接筒32对若干分散的拉杆33进行集中固定连接，使其稳定的形成一个整体，当碳化硅纤维束3受到外力时，若干环形分布的拉杆33即可进一步增加装置的刚性；

并在若干拉杆33的两端通过固定连接的拉丝34与连接杆35之间固定连接，使拉杆33和拉丝34之间形成一定的间隙，当碳化硅纤维束3受到垂直发相反的外力时，可使碳化硅纤维束3顺利进行弯曲，增加碳化硅纤维束3的韧性。

本实用新型提供的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构的工作原理如下：

在进行本纤维复合材料的生产时，首先可在碳纤维基板1的顶部和底部分别开设上若干第一凹槽11和第二凹槽12，然后可顺利的将若干碳化硅纤维束3安装第一凹槽11和第二凹槽12的内部；

然后可将两陶瓷基复合材料层2通过底部的第三凹槽21和第四凹槽22，叠加在碳纤维基板1上，即可顺利的完成本复合材料的连接；

在后期使用时，通过碳化硅纤维束3与陶瓷基复合材料层2进行连接，并在陶瓷基复合材料层2内部镶嵌碳纤维网板23，进而可使本复合材料的内部形成交错的支撑筋；

当受到外部作用力时，交错分布的碳化硅纤维束3和碳纤维网板23即可有效对多方位的外力进行吸收，增加本复合材料的抗拉特性；

通过陶瓷基复合材料层2的添加，可增加复合材料的耐高温性、高强度和刚度，同时具有相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，且由于碳化硅纤维束3中拉杆33与连接杆35之间是通过拉丝34进行连接的，当碳化硅纤维束3受到垂直发相反的外力时，可使碳化硅纤维束3顺利进行弯曲，增加碳化硅纤维束3的韧性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种新型高性能的耐高温纤维复合材料结构，其特征在于，包括：

碳纤维基板(1)、陶瓷基复合材料层(2)和碳化硅纤维束(3)；

所述陶瓷基复合材料层(2)设有两层分别分布在碳纤维基板(1)的顶部和底部；

所述碳纤维基板(1)的顶部和底部分别开设有若干均匀分布的第一凹槽(11)和第二凹槽(12)，且所述碳化硅纤维束(3)设置在碳纤维基板(1)和陶瓷基复合材料层(2)之间。

2.根据权利要求1所述的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构，其特征在于，顶部所述陶瓷基复合材料层(2)靠近碳纤维基板(1)的一侧与第一凹槽(11)相对位置开设有第三凹槽(21)，且所述第三凹槽(21)和第一凹槽(11)的内壁与同一碳化硅纤维束(3)的外壁相抵。

3.根据权利要求2所述的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构，其特征在于，底部所述陶瓷基复合材料层(2)靠近碳纤维基板(1)的一侧与第二凹槽(12)相对位置开设有第四凹槽(22)，且所述第四凹槽(22)与第二凹槽(12)的内部与同一碳化硅纤维束(3)的外壁相抵。

4.根据权利要求3所述的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构，其特征在于，两个所述陶瓷基复合材料层(2)内部均镶嵌有碳纤维网板(23)，且两个所述陶瓷基复合材料层(2)的相对面分别与碳纤维基板(1)的顶部和底部连接。

5.根据权利要求1所述的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构，其特征在于，所述碳化硅纤维束(3)包括包裹层(31)，所述包裹层(31)的内部设有若干均匀分布的连接筒(32)和连接杆(35)，且所述连接筒(32)的内部开设有若干环形分布的连接孔(321)。

6.根据权利要求5所述的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构，其特征在于，每个所述连接筒(32)内均通过连接孔(321)插设有拉杆(33)，每个所述拉杆(33)的端部均设有固定连接的拉丝(34)，且每个所述拉丝(34)的端部均与对应连接杆(35)的端部固定连接。

7.根据权利要求6所述的新型高性能的耐高温纤维复合材料结构，其特征在于，所述连接筒(32)、拉杆(33)、拉丝(34)和连接杆(35)的外壁均与包裹层(31)的内壁贴合，且所述拉丝(34)为韧性材料制成。