專利名稱：編織預(yù)制件、復(fù)合材料、及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，并具體涉及具有在強(qiáng)化復(fù)合材料中使用的編織材料條的預(yù)制件(preform)，其能夠被編織平坦并形成其最終形狀，最終形狀沿一個(gè)或多個(gè)方向具有強(qiáng)化效果相關(guān)申請引入所有專利、專利申請、文獻(xiàn)、參考文件、制造商的使用指南、說明、產(chǎn)品規(guī)格和在此提到的任何產(chǎn)品的產(chǎn)品手冊在此通過援引而被并入，并可被用于本發(fā)明的實(shí)踐。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在普遍地，特別是在尋求重量輕、堅(jiān)固、強(qiáng)韌、耐熱、自支撐并適合形成和成型這些期望特性的應(yīng)用中，使用強(qiáng)化復(fù)合材料來生產(chǎn)結(jié)構(gòu)部件。這類部件例如用于航空、航天、衛(wèi)星、娛樂(如賽艇和汽車)以及其他應(yīng)用中。典型地，這種部件由嵌入基體材料的強(qiáng)化材料構(gòu)成。強(qiáng)化部件可由例如玻璃、碳、陶瓷、芳香族聚酰胺、聚乙烯之類的材料和/或展現(xiàn)出期望的物理、熱、化學(xué)和/或其他屬性(這些屬性中主要的是抵抗應(yīng)力破壞的大強(qiáng)度)的其他材料制造。通過使用這種強(qiáng)化材料(其最終成為所完成部件的組成元件)，強(qiáng)化材料的期望特性，例如非常高的強(qiáng)度，被賦予所完成的復(fù)合部件。強(qiáng)化材料的組成成分典型地可被編織(woven)、針織(knitted)或編結(jié)(braided)。通常特別關(guān)注的是確保所選擇的強(qiáng)化材料組成成分的屬性得到最佳利用。通常這種強(qiáng)化預(yù)制件與基體材料組合，以形成期望被完成的部件，或生產(chǎn)用于最終生產(chǎn)被完成部件的工作儲料(working stock)。在構(gòu)建所期望的強(qiáng)化預(yù)制件之后，基體材料可被引入并加入預(yù)制件，使得強(qiáng)化預(yù)制件典型地變得被封包在基體材料中，而且基體材料填充強(qiáng)化預(yù)制件的組成元件之間的空隙區(qū)域?；w材料可以是眾多材料中的任一種，例如環(huán)氧樹脂、聚酯(POIyester )、乙烯基酯(vinyl-ester)、陶瓷、碳和/或同樣展現(xiàn)出所期望的物理、熱、化學(xué)和/或其他屬性的其他材料。被選擇用作基體的材料可與強(qiáng)化預(yù)制件的材料相同或不同，并可具有相當(dāng)(comparable)或不相當(dāng)?shù)奈锢?、化學(xué)、熱或其他屬性。然而,典型地,它們將不是相同的材料或具有相當(dāng)?shù)奈锢?、化學(xué)、熱或其他屬性，因?yàn)樵谑褂脧?fù)合材料時(shí)，所尋求的居于首要位置的通常目的是，在被完成產(chǎn)品中獲得多種特性的組合，而這種特性組合是通過單獨(dú)使用一種組成材料不能獲得的。如此組合后，強(qiáng)化預(yù)制件和基體材料可隨后通過熱固法或其他公知方法，在相同的操作中被固化和穩(wěn)定，并隨后向生產(chǎn)期望部件的方向受到其他操作。此時(shí)應(yīng)特別注意，在如此固化之后，基體材料的由此凝固(solidified)的物質(zhì)非常堅(jiān)固地粘附到強(qiáng)化材料(例如強(qiáng)化預(yù)制件)上。因此，所完成部件上的應(yīng)力，具體地經(jīng)由其起到纖維之間的粘合劑作用的基體材料，可被有效地轉(zhuǎn)移到強(qiáng)化預(yù)制件的組成材料并由強(qiáng)化預(yù)制件的組成材料承受。在飛行器機(jī)身上增加對具有這種纖維預(yù)制件強(qiáng)化材料的復(fù)合材料的使用，已經(jīng)引發(fā)對于復(fù)合材料窗框的需求。因?yàn)閺?fù)合材料機(jī)身與金屬框的熱膨脹系數(shù)之間的差異，所以傳統(tǒng)的金屬窗框不能用于該應(yīng)用。另外，必須利用寄生阻擋層(parasitic barrier ply)來消除當(dāng)一些復(fù)合材料與金屬接觸時(shí)會出現(xiàn)的腐蝕問題。這些阻擋層增大了生產(chǎn)成本與總重量。飛行器窗框10 (例如圖I所示)趨向于呈橢圓形，其中，該框的主軸彎曲以適應(yīng)機(jī)身的圓柱形形狀。窗框10的橫截面形狀(例如圖2所示)例如通常是均勻的；然而，這種形狀能夠包括例如處于外邊緣的直立腿20之類的復(fù)雜特征，和/或有助于窗戶密封到飛行器的主體的所謂的“榫接部(joggle)”15。因?yàn)榭?0的橢圓形形狀，直立腿20是特別難以并入復(fù)合設(shè)計(jì)內(nèi)的特征。借助傳統(tǒng)織物或帶來制造這個(gè)特征需要利用省道(dart)來形成彎曲的形狀。然而，如果不強(qiáng)化這些省道，則會降低復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛度。
盡管這種方案允許形成期望形狀，但是如圖3 Ca)所示強(qiáng)化纖維將沿笛卡爾坐標(biāo)系的主方向而不是如圖3 (b)所示沿窗框的主方向取向。對于這個(gè)問題，典型的解決辦法是使用強(qiáng)化纖維的所謂準(zhǔn)各向同性疊層(layup)，使得預(yù)制件可在窗框的整個(gè)區(qū)域上具有均勻剛度。通用的是在0°、90°和±45°方向具有等比例纖維的疊層。然而，這個(gè)方案導(dǎo)致兩個(gè)潛在問題。首先，準(zhǔn)各向同性疊層僅具有均勻剛度屬性。強(qiáng)度卻可能不相對于主窗框坐標(biāo)系均勻。其次，準(zhǔn)各向同性疊層的剛度相對于借助0° /90°疊層能夠達(dá)到的同軸剛度降低了。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是使得強(qiáng)化纖維與窗框的主方向一致，如圖3 (b)所示，窗框的主方向平行于周邊，并正交于局部曲率半徑。這使得預(yù)制件相對于主坐標(biāo)系統(tǒng)具有均勻的強(qiáng)度和剛度，并沿所生成結(jié)構(gòu)的主方向使強(qiáng)度和剛度最大化。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于制造復(fù)合材料窗框的方法，該復(fù)合材料窗框包括直立腿，并具有與窗戶的主方向一致的強(qiáng)化纖維。本發(fā)明的又一目的是提供一種形成三維預(yù)制件的方法，與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)相比，該三維預(yù)制件減輕重量和/或改善性能。根據(jù)一個(gè)示意性實(shí)施例，本發(fā)明提供一種三維編織預(yù)制件，其包括兩層或更多層經(jīng)線被操縱織物。每層經(jīng)線被操縱織物包括省道部和未省道部。一個(gè)經(jīng)線被操縱織物的省道部和另一個(gè)經(jīng)線被操縱織物的未省道部彼此接合，以便沿預(yù)制件的所有部分的周向和徑向提供均勻纖維。一個(gè)經(jīng)線被操縱織物的未省道部加強(qiáng)另一個(gè)的省道部。經(jīng)線被操縱織物的一部分能夠包括傳統(tǒng)碳纖維和/或被牽切碳纖維。經(jīng)線被操縱織物能夠在配備有差動(dòng)卷線機(jī)構(gòu)的織機(jī)上編織。經(jīng)線被操縱織物能夠是單層或多層織物。最終的預(yù)制件能夠是飛行器窗框的一部分。另一示意性實(shí)施例提供一種包括三維編織預(yù)制件的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，該三維編織預(yù)制件包括兩層或多層經(jīng)線被操縱織物。經(jīng)線被操縱織物包括省道部和未省道部。經(jīng)線被操縱織物的省道部彼此接合，以便在預(yù)制件的所有部分的周向和徑向提供連續(xù)纖維。一個(gè)經(jīng)線被操縱織物中的未省道部加強(qiáng)另一個(gè)經(jīng)線被操縱織物中的省道部。經(jīng)線被操縱織物的一部分能夠包括被牽切碳纖維和/或傳統(tǒng)碳纖維。經(jīng)線被操縱織物能夠在配備有差動(dòng)卷線機(jī)構(gòu)的織機(jī)上編織。經(jīng)線被操縱織物能夠是單層或多層織物。復(fù)合材料能夠是飛行器的窗框。復(fù)合材料可通過在基體材料中浸潰并固化編織預(yù)制件形成。
又一示意性實(shí)施例提供一種形成三維編織預(yù)制件的方法。該方法包括編織兩層或更多層經(jīng)線被操作織物的步驟。該方法還包括對經(jīng)線被操縱織物的第一部分進(jìn)行省道，并保留經(jīng)線被操縱織物的第二部分未省道。該方法包括接合經(jīng)線被操縱織物的省道部，以便沿預(yù)制件的所有部分的周向和徑向提供連續(xù)纖維。該方法還包括以一個(gè)織物中的省道部來加強(qiáng)另一經(jīng)線被操縱織物中的未省道部。經(jīng)線被操縱織物的一部分能夠包括被牽切碳纖維和/或傳統(tǒng)碳纖維。經(jīng)線被操縱織物能夠在配備有差動(dòng)卷線機(jī)構(gòu)的織機(jī)上編織。經(jīng)線被操縱織物能夠是單層或多層織物。預(yù)制件能夠是飛行器窗框的一部分。本發(fā)明的又一示意性實(shí)施例提供一種形成纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的方法，其包括形成三維編織預(yù)制件的步驟。該方法包括編織兩層或更多層經(jīng)線被操縱織物的步驟。該方法還包括對經(jīng)線被操縱織物的第一部分進(jìn)行省道，并保留經(jīng)線被操縱織 物的第二部分未省道。該方法包括接合經(jīng)線被操縱織物的省道部和未省道部，以便沿預(yù)制件的所有部分的周向和徑向提供連續(xù)纖維。該方法還包括以一個(gè)織物的省道部來加強(qiáng)另一經(jīng)線被操縱織物的未省道部。經(jīng)線被操縱織物的一部分能夠包括傳統(tǒng)碳纖維和/或被牽切碳纖維。經(jīng)線被操縱織物能夠在配備有差動(dòng)卷線機(jī)構(gòu)的織機(jī)上編織。經(jīng)線被操縱織物能夠是單層織物或多層織物。復(fù)合材料能夠是飛行器的窗框。復(fù)合材料可通過在基體材料中浸潰并固化編織預(yù)制件形成。本發(fā)明的預(yù)制件能夠使用任何用于經(jīng)線的傳統(tǒng)圖案來編織，即股對股(ply-to-ply)、通過厚度角聯(lián)鎖(angle interlock)、正交等圖案。預(yù)制件可使用任何傳統(tǒng)編織圖案例如平紋、斜紋、緞紋等圖案來編織。雖然碳纖維是優(yōu)選的，但是本發(fā)明適用于實(shí)際上任何其他纖維，包括但不限于能夠被牽切的那些纖維，例如被牽切碳纖維、玻璃。本發(fā)明的編織預(yù)制件的潛在應(yīng)用包括任何利用帶有剛性腿的波狀外形框架(例如像飛行器的窗框之類)的結(jié)構(gòu)應(yīng)用。構(gòu)成本發(fā)明的特征的各種新穎特征在隨附的并構(gòu)成本申請書的一部分的權(quán)利要求書中具體指出。為了更好地理解本發(fā)明、其操作優(yōu)點(diǎn)和通過其使用而實(shí)現(xiàn)的特殊目的，請參照隨附的說明內(nèi)容(其中說明了本發(fā)明的優(yōu)選的但非限制性的實(shí)施例)以及附圖(其中對應(yīng)的部件以相同的附圖標(biāo)記表示)。本說明書中的術(shù)語“包括”和“包含”可意味著“包括”和“包含”或可具有美國專利法中對術(shù)語“包括”或“包含”普遍給定的含義。如果在權(quán)利要求書中使用的話，術(shù)語“主要由……組成”或“主要由……構(gòu)成”具有美國專利法中賦予它們的含義。本發(fā)明的其他方案在以下內(nèi)容被描述或從以下內(nèi)容是顯而易見的(并在本發(fā)明的范圍內(nèi))。


附圖(包括附圖為的是供進(jìn)一步理解本發(fā)明)并入本說明書，并構(gòu)成本說明書的一部分。本說明書提供的附圖示出本發(fā)明的不同實(shí)施例，并與文字描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。在圖中圖I是飛行器窗框的示意圖；圖2是圖I所示的飛行器窗框沿線2-2的截面圖；圖3 (a)和圖3 (b)分別不出在傳統(tǒng)笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)和主窗框坐標(biāo)系統(tǒng)下的橢圓形織物的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的使用“操縱”編織法生產(chǎn)的橢圓形織物的示意圖；圖5 (a)至圖5 (C)示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案在形成三維編織預(yù)制件時(shí)涉及的步驟；而圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案在形成三維編織預(yù)制件時(shí)涉及的步驟。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在下文中參照附圖更完整地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明可通過許多不同形式實(shí)施，且不應(yīng)被解釋為局限于在此提出的說明性實(shí)施例。而是，提供這些說明性實(shí)施例，為的是使本發(fā)明內(nèi)容徹底且完整，并將本發(fā)明的范圍完全表達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
在以下描述中，全部附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或?qū)?yīng)的部件。另外，在以下描述中，應(yīng)理解諸如“上”、“下”、“頂部”、“底部”、“第一”、“第二”或類似的術(shù)語僅是方便的詞語，不應(yīng)被解釋為限制性的術(shù)語?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明在于一種制造三維編織預(yù)制件的方法，該三維編織預(yù)制件用于高強(qiáng)度應(yīng)用，例如像飛行器窗框、復(fù)合材料的渦輪式風(fēng)扇殼、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)包容環(huán)(jet engine containment ring)、飛行器的機(jī)身框或?qū)⒍膛摳浇拥斤w行器引擎的凸緣環(huán)。盡管本說明書描述的優(yōu)選實(shí)施例涉及飛行器窗框，但是本發(fā)明不限于此。例如，本說明書描述的編織預(yù)制件或方法可用于制造以上列出的任一結(jié)構(gòu)或類似結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個(gè)示意性實(shí)施例的方法使用了一種獨(dú)特的紡織品制造工藝，其或被稱為“經(jīng)線操縱(warp steering)”。術(shù)語“經(jīng)線操縱”指的是用于經(jīng)紗的差動(dòng)卷線系統(tǒng)，該系統(tǒng)將經(jīng)紗“操縱”成所需形狀，并允許直織(straight weaving)、極向編織(polar weaving)或其組合以生產(chǎn)能夠?qū)嶋H上在織物或預(yù)制件的X-Y平面上采用任何形狀的預(yù)制件。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，使用“操縱”編織法生產(chǎn)的這種經(jīng)線被操縱的橢圓形織物30的示例；其中，橢圓形織物30可在一個(gè)平面上是平的，并在X-Y平面呈彎曲形狀。在這種排布中，每個(gè)經(jīng)紗或經(jīng)線纖維32能夠具有不同的軌道長度，類似于圍繞跑道的線，同時(shí)每條緯紗或緯紗纖維34總是垂直或正交于織物的邊緣。這就是說，在這種織物中，每條經(jīng)紗或經(jīng)線纖維32能夠具有不同的路徑長度，類似于圍繞跑道的線，同時(shí)每條緯紗或緯線纖維34總是垂直或正交于織物的邊緣。也就是說，在這種織物中，經(jīng)線纖維32可沿周向連續(xù)，而緯線纖維34總是相對局部曲率半徑沿徑向取向。根據(jù)一個(gè)示意性實(shí)施例，該技術(shù)可用來制造復(fù)合材料窗框10，例如關(guān)于圖I描述的窗框，其包括例如直立腿20和任選的“榫接部” 15在內(nèi)的特征。根據(jù)該實(shí)施例的方法使用了兩個(gè)獨(dú)立的編織織物22、24，每個(gè)編織織物具有例如像圖5 Ca)所示的未省道部26和省道部28。一個(gè)織物24可設(shè)計(jì)成采用窗框10的主體(在該區(qū)域中沒有省道)的或多或少平面橢圓狀的形狀。另一織物22可設(shè)計(jì)成采用沒有省道的直立腿的橢圓錐形狀。例如，如圖5 (b)所示，當(dāng)這兩個(gè)織物22、24組合時(shí)，每個(gè)織物的未省道部26加強(qiáng)另一織物的省道部28。例如，如圖5 (c)所示，所生成的預(yù)制件35將沿框架10的所有部分的周向和徑向具有一些連續(xù)纖維。關(guān)于圖5 (C)所示的預(yù)制件，織物22、24能夠被編織成全寬框架10。由此生產(chǎn)均勻厚度的部件。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，這些織物中的任一個(gè)能夠被編織成僅包括未省道部26。在這種情況下，窗框10的由全寬織物的未省道部26構(gòu)建的部分將與通過將全寬織物的省道部與部分寬度的未省道織物組合來制造的部分的厚度不同。
根據(jù)該示意性實(shí)施例的預(yù)制件能夠是單層或多層。例如，被操縱織物30或35的多個(gè)連續(xù)層能夠被置于彼此的頂部以構(gòu)建成期望厚度的層疊預(yù)制件40 (如圖6所示)。如果需要額外的強(qiáng)度和/或剛度，則其中的纖維沿離軸(off-axis)方向(相對于局部曲率半徑)取向的額外的織物層可被散布在被操縱織物層之間?？蛇x地，可將被操縱織物編織成一種多層織物，該多層織物中的兩層或更多層由期望圖案中的一條或多條經(jīng)紗和/或緯紗來整體保持。能夠使用任何便利的用于經(jīng)線纖維的圖案來編織織物，即股對股、通過厚度角聯(lián)鎖、正交等圖案。織物本身能夠使用任何便利的編織圖案例如平紋、斜紋、緞紋等圖案來編織。雖然碳纖維是優(yōu)選的，但是本發(fā)明可實(shí)際上適用于任何其他纖維，包括但不限于能被牽切的那些纖維。例如，如果需要，被牽切碳纖維(“SBCF”)能在預(yù)制件的選定區(qū)域中被用作周向纖維。根據(jù)該方法，能夠在使用可編程差動(dòng)卷線機(jī)構(gòu)的織機(jī)上執(zhí)行被操縱編織，以產(chǎn)生所期望的橢圓形形狀的窗框。在被操縱的織物30中，經(jīng)線纖維可沿周向連續(xù)，而且緯線纖維總是相對于局部曲率半徑沿徑向來取向。盡管目前設(shè)想不需要額外的工具來使織物符合或使織物模塑成期望的三維形狀，但是如果需要，可使用額外的工具，例如像成型工具和/或擠壓裝置之類。在織物被模塑以獲得期望的三維形狀之后，可使用傳統(tǒng)的樹脂注入法，例如樹脂傳遞模塑(resin transfermolding)，將預(yù)制件35加工成復(fù)合材料。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的預(yù)制件能夠被加工成如圖I所示的飛行器窗框10。結(jié)構(gòu)10包括之前實(shí)施例中描述的編織預(yù)制件。本發(fā)明的預(yù)制件能夠使用任何用于經(jīng)線纖維的傳統(tǒng)圖案來編織，即股對股、通過厚度角聯(lián)鎖、正交等圖案。雖然碳纖維是優(yōu)選的，但是本發(fā)明可應(yīng)用于實(shí)際上任何其他類型的纖維，例如碳、尼龍、人造絲、玻璃纖維、棉、陶瓷、芳香族聚酰胺、聚酯和金屬紗或纖維。本發(fā)明的經(jīng)線被操縱織物可由多種材料制成，例如由像碳、尼龍、人造絲、聚酯、玻璃纖維、棉、玻璃、陶瓷、芳香族聚酰胺和聚乙烯之類的材料制成，或由任何其他本領(lǐng)域中公知的材料制成。最終結(jié)構(gòu)可使用樹脂浸潰法，例如樹脂傳遞模塑或化學(xué)氣相滲透(chemicalvapor infiltration),浸有基體材料,例如像環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺、聚酯、乙烯基酯、陶瓷和碳之類材料，由此形成三維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。盡管在此以飛行器的窗框作為示例來進(jìn)行說明，但是本發(fā)明的編織預(yù)制件的潛在應(yīng)用包括任何利用帶有加固腿的外形框的結(jié)構(gòu)應(yīng)用。盡管在此詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其更改，但是應(yīng)理解，本發(fā)明不限于這個(gè)精確實(shí)施例和更改，本領(lǐng)域技術(shù)人員可實(shí)現(xiàn)不背離如隨附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的其他更改和變型。
權(quán)利要求
1.一種三維編織預(yù)制件，包括 多個(gè)經(jīng)線被操縱織物。
2.如權(quán)利要求I所述的預(yù)制件，其中，所述經(jīng)線被操縱織物包括未省道部。
3.如權(quán)利要求2所述的預(yù)制件，其中，所述經(jīng)線被操縱織物包括省道部。
4.如權(quán)利要求3所述的預(yù)制件，其中，所述經(jīng)線被操縱織物的省道部彼此接合，以便沿所述預(yù)制件的所有部分的周向和徑向提供連續(xù)纖維。
5.如權(quán)利要求4所述的預(yù)制件，其中，所述預(yù)制件是窗框的一部分。
6.如權(quán)利要求5所述的預(yù)制件，所述預(yù)制件是飛行器窗框的一部分。
7.如權(quán)利要求I所述的預(yù)制件，其中，所述經(jīng)線被操縱織物的一部分包括傳統(tǒng)碳纖維和/或被牽切碳纖維。
8.如權(quán)利要求4所述的預(yù)制件，其中，一個(gè)經(jīng)線被操縱織物中的未省道部加強(qiáng)另一經(jīng)線被操縱織物中的省道部。
9.如權(quán)利要求I所述的預(yù)制件，還包括一層或多層織物，其中的纖維沿離軸方向取向，所述一層或多層織物散布在多個(gè)所述經(jīng)線被操縱織物之間。
10.如權(quán)利要求I所述的預(yù)制件，其中，所述經(jīng)線被操縱織物是在配備有差動(dòng)卷線機(jī)構(gòu)的織機(jī)上編織的。
11.如權(quán)利要求I所述的預(yù)制件，其中，至少一個(gè)經(jīng)線被操縱織物是多層織物。
12.如權(quán)利要求11所述的預(yù)制件，其中，所述經(jīng)線被操縱織物中的經(jīng)線纖維圖案為選自股對股、正交和角聯(lián)鎖組成的組的圖案。
13.如權(quán)利要求I所述的預(yù)制件，其中，所述經(jīng)線被操縱織物是通過交織多個(gè)經(jīng)紗或經(jīng)線纖維和緯紗或緯線纖維形成的，所述經(jīng)紗或經(jīng)線纖維和所述緯紗或緯線纖維選自碳、SBCF、尼龍、人造纖維、玻璃纖維、棉、陶瓷、芳香族聚酰胺、聚酯和金屬紗或纖維組成的組。
14.一種纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，包括根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維編織預(yù)制件。
15.如權(quán)利要求14所述的復(fù)合材料，還包括基體材料。
16.如權(quán)利要求15所述的復(fù)合材料，其中，所述基體材料是樹脂,而且所述復(fù)合材料由選自樹脂傳遞模塑和化學(xué)氣相滲透組成的組的工藝形成。
17.如權(quán)利要求15所述的復(fù)合材料，其中，所述基體材料選自環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺、聚酯、乙烯基酯、陶瓷和碳組成的組。
18.一種形成三維編織預(yù)制件的方法，所述方法包括以下步驟 編織多個(gè)經(jīng)線被操縱織物。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括以下步驟省道所述經(jīng)線被操縱織物的第一部分。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括以下步驟使所述經(jīng)線被操縱織物的第二部分保持為未省道。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括以下步驟接合所述經(jīng)線被操縱織物的省道部，以便沿所述預(yù)制件的所有部分的周向和徑向提供連續(xù)纖維。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述預(yù)制件是窗框的一部分。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述預(yù)制件是飛行器窗框的一部分。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述經(jīng)線被操縱織物包括傳統(tǒng)碳纖維和/或被牽切碳纖維。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括以下步驟以另一個(gè)經(jīng)線被操縱織物中的省道部加強(qiáng)一個(gè)經(jīng)線被操作織物中的未省道部。
26.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括以下步驟在所述多個(gè)經(jīng)線被操縱織物之間，散布一層或多層其中的纖維沿離軸方向取向的織物。
27.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述經(jīng)線被操縱織物是在配備有差動(dòng)卷線機(jī)構(gòu)的織機(jī)上編織的。
28.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，至少一個(gè)經(jīng)線被操縱織物是多層織物。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述經(jīng)線被操縱織物的經(jīng)線纖維圖案為選自股對股、正交和角聯(lián)鎖組成的組的圖案。
30.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述經(jīng)線被操縱織物是通過交織多個(gè)經(jīng)紗或經(jīng)線纖維和緯紗或緯線纖維形成的，所述經(jīng)紗或經(jīng)線纖維和所述緯紗或緯線纖維選自碳、SBCF、尼龍、人造纖維、玻璃纖維、棉、陶瓷、芳香族聚酰胺、聚酯和金屬紗或纖維組成的組。
31.一種形成纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟 根據(jù)權(quán)利要求18形成三維編織預(yù)制件。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括以下步驟 在基體材料中浸潰所述預(yù)制件。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述基體材料是樹脂，而且所述復(fù)合材料由選自樹脂傳遞模塑和化學(xué)氣相滲透組成的組的工藝形成。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述基體材料選自環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺、聚酯、乙烯基酯、陶瓷和碳組成的組。
全文摘要
公開了三維編織預(yù)制件、含預(yù)制件的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料、及其制造方法。編織預(yù)制件包括兩層或更多層經(jīng)線被操縱織物。經(jīng)線被操縱織物包括省道部和未省道部。一個(gè)經(jīng)線被操縱織物的省道部與另一個(gè)經(jīng)線被操縱織物的未省道部彼此接合，以便沿預(yù)制件的所有部分的周向和徑向提供連續(xù)纖維。一個(gè)經(jīng)線被操縱織物的未省道部加強(qiáng)另一經(jīng)線被操縱織物的省道部。經(jīng)線被操縱織物可在配備有差動(dòng)卷線機(jī)構(gòu)的織機(jī)上編織。經(jīng)線被操縱織物可為單層或多層織物。最終的預(yù)制件可為飛行器窗框的一部分。
文檔編號D03D3/08GK102648080SQ201080053866
公開日2012年8月22日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者喬納森·戈林 申請人:奧爾巴尼工程兩合公司