用于加強(qiáng)復(fù)合材料部件和包括具有減少厚度的部分的纖維結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于加強(qiáng)復(fù)合材料部件的纖維結(jié)構(gòu)(200)，通過(guò)第一多線層(C1-C10)和第二多線層(T1-T10)之間的多層編織將纖維結(jié)構(gòu)編織成單件。纖維結(jié)構(gòu)包括具有減小厚度的部分(204)和在所述部分上具有多個(gè)表面連續(xù)線撤回部分(210、211、212)，其中每個(gè)部分具有中斷的來(lái)自于位于結(jié)構(gòu)表面上第一多線層的線層以下的第一多線層的線層(C3；C8；C4)的線(FC3；FC8；FC4)，和幾個(gè)表面不連續(xù)的線撤回部分(220、221)，其中每個(gè)部分具有中斷的來(lái)自于位于結(jié)構(gòu)表面上第一多線層的線層(C1；C10)的線(FC1；FC10)。每個(gè)中斷的線(FC1；FC10)在結(jié)構(gòu)表面上被來(lái)自于第一多線層以下線層(C2；C9)的線(FC2；FC9)所替代。位于纖維結(jié)構(gòu)表面上來(lái)自于第二多線層(T1-T10)的層的線在具有減小厚度的至少整個(gè)部分(204)上是連續(xù)的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于加強(qiáng)復(fù)合材料部件和包括具有減少厚度的部分的纖維結(jié)構(gòu)
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及由復(fù)合材料制造部件，并且更特別地涉及制造用于這種部件的加強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)。
[0002]本發(fā)明應(yīng)用的特別領(lǐng)域在于制造結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的部件，S卩，具有由基質(zhì)所致密的纖維加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的部件。復(fù)合材料可以制造總重量比由金屬制造時(shí)相同部件的總重量更少的部件。
[0003]在通過(guò)多層編織制造纖維結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生用于復(fù)合材料部件，諸如用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的纖維加強(qiáng)的范圍中，在結(jié)構(gòu)的編織期間必須抽回經(jīng)向和緯向中的紗線，以匹配例如，在固定中或在葉片后緣中部件厚度的減少，以獲得具有葉片的準(zhǔn)最終形狀(即，具有它的“干凈形狀”)和尺寸的纖維預(yù)制件。在編織期間通過(guò)這種方式抽回紗線導(dǎo)致在纖維結(jié)構(gòu)的表面局部地存在非編織的紗線(即，導(dǎo)致漂浮的紗線)，這些紗線隨后在第二操作期間被切割。
[0004]切割在結(jié)構(gòu)表面的這些纖維局部地導(dǎo)致纖維未對(duì)準(zhǔn)，和因此一旦基質(zhì)已經(jīng)沉積到基質(zhì)材料豐富的部件中區(qū)域，該區(qū)域是部件材料中微裂紋的潛在來(lái)源。
[0005]此外，因?yàn)樵诳椢锉砻娲嬖诘木幙?，例如緞紋編織，在已經(jīng)從纖維取出的紗線的最后聯(lián)鎖點(diǎn)后存在的所有漂浮的紗線需要被切割，由此局部地導(dǎo)致纖維密度的顯著變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]由此期望能夠有可用的纖維結(jié)構(gòu)，特別地在具有減少厚度的其部分中，其具有待要被制造的復(fù)合材料部件的準(zhǔn)最終形狀和尺寸，并且期望在這種部分中可以具有規(guī)律的和最小變化纖維密度的表面狀態(tài)。
[0007]為此，本發(fā)明提供了用于加強(qiáng)復(fù)合材料部件的纖維結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一多層紗線和第二多層紗線之間的多層編織將所述結(jié)構(gòu)編織為單件，纖維結(jié)構(gòu)包括減少厚度的至少一部分。
[0008]該結(jié)構(gòu)的特征在于:在減少厚度的部分中，纖維結(jié)構(gòu)在它的表面包括:
[0009].屬于在位于結(jié)構(gòu)表面的第一多層紗線的紗線層以下第一多層紗線的紗線層的被中斷的那些紗線的每個(gè)紗線中表面連續(xù)中的一個(gè)或多個(gè)紗線抽回部分；和
[0010].位于結(jié)構(gòu)表面中第一多層紗線的紗線層中被中斷的那些紗線中每個(gè)紗線中表面不連續(xù)中的一個(gè)或多個(gè)紗線抽回部分，每個(gè)中斷的紗線在結(jié)構(gòu)表面中被第一多層紗線以下的紗線層的紗線所替代；和
[0011]其特征在于:位于纖維結(jié)構(gòu)表面的第二多層紗線的層的紗線在減少厚度的至少整個(gè)部分上是連續(xù)的。
[0012]纖維結(jié)構(gòu)中表面連續(xù)或表面不連續(xù)中紗線抽回部分的存在可以最佳化表面中紗線連續(xù)性區(qū)域，以及由此可以限制結(jié)構(gòu)中表面纖維的未對(duì)準(zhǔn)和密度變化，同時(shí)也使得這種結(jié)構(gòu)更容易編織。如果位于減少厚度的部分中表面的紗線，例如經(jīng)紗線在該部分的整個(gè)長(zhǎng)度上被連續(xù)地保留，由于沿著所有減少厚度的部分的緯紗線層的連續(xù)抽回，那么紗線需要交叉大量緯線層。這些交叉導(dǎo)致高水平的摩擦，后者可以磨損在表面的連續(xù)的經(jīng)紗線和使得該結(jié)構(gòu)更難以編織。通過(guò)在表面連續(xù)中的抽回部分之間交織表面不連續(xù)中的紗線抽回部分，避免了這種缺陷，因?yàn)槭褂脧谋砻娌贿B續(xù)中的抽回部分開(kāi)始的新紗線占據(jù)了表面連續(xù)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的特定的方面，在表面不連續(xù)中的每個(gè)部分中，第一多層紗線的層中每個(gè)中斷的紗線交織緊鄰著退出結(jié)構(gòu)之前的第二多層紗線的層中至少一個(gè)紗線。
[0014]通過(guò)以這種方式交織從纖維結(jié)構(gòu)抽取的紗線，排除了由于取出紗線而產(chǎn)生的和隨后在編織結(jié)束時(shí)需要被切割的非編織紗線。這減少了表面不連續(xù)中的纖維抽回部分中纖維體積密度的變化。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，纖維結(jié)構(gòu)具有在縱向方向上延伸的第一和第二外側(cè)面，第一面中存在的紗線抽回部分縱向地偏移第二面中存在的紗線抽回部分。
[0016]然而，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，減少厚度的部分在第一多層紗線的紗線方向上具有減少數(shù)量的第二多層紗線的紗線層，纖維結(jié)構(gòu)包括根據(jù)確定的第二多層紗線的紗線層數(shù)量的減少而分布的表面不連續(xù)中的紗線抽回部分。
[0017]本發(fā)明也提供了復(fù)合材料部件，其包括由基質(zhì)所致密的本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)。特別地，部件可以構(gòu)成航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。
[0018]本發(fā)明也提供了裝配有本發(fā)明多個(gè)葉片的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0019]本發(fā)明也提供了裝配有本發(fā)明至少一個(gè)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的航空器。
[0020]本發(fā)明也提供了制造用于加強(qiáng)復(fù)合材料部件的纖維結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括通過(guò)第一多層紗線和第二多層紗線之間的多層編織將纖維結(jié)構(gòu)編織為單件，該纖維結(jié)構(gòu)包括減少厚度的至少一個(gè)部分。
[0021]該方法的特征在于:在減少厚度的部分的編織期間，限定有:
[0022].位于結(jié)構(gòu)表面的第一多層紗線的紗線層以下的第一多層紗線的紗線層的那些紗線的每個(gè)紗線中表面連續(xù)中的紗線抽回部分不再與第二多層紗線的層的紗線編織；和
[0023].位于結(jié)構(gòu)表面中第一多層紗線的紗線層的那些紗線的每個(gè)紗線中表面不連續(xù)的紗線抽回部分不再與第二多層紗線的層的紗線編織，使用來(lái)自于第一多層紗線以下的紗線層的紗線，以替代織構(gòu)表面中不再?gòu)谋砻娌贿B續(xù)部分開(kāi)始被編織的紗線；和
[0024]特征在于:位于纖維織構(gòu)表面的第二多層紗線的層的紗線至少在減少厚度的整個(gè)部分上是連續(xù)的。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的特定方面，不再?gòu)谋砻娌贿B續(xù)的部分被編織的第一多層紗線的層的紗線與緊鄰著退出結(jié)構(gòu)之前的第二多層紗線的層的至少一個(gè)紗線交織。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，纖維結(jié)構(gòu)具有在縱向方向上延伸的第一和第二外側(cè)表面，以及第一面中具有的紗線抽回部分縱向地偏移第二面中具有的紗線抽回部分。
[0027]還是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，減少厚度的部分在第一多層紗線的紗線方向上具有減少數(shù)量的第二多層紗線的紗線層，以及纖維結(jié)構(gòu)包括根據(jù)確定的第二多層紗線的紗線層的數(shù)量減少而分布的表面不連續(xù)中的紗線抽回部分。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]從下面參考附圖的非限制性實(shí)施例所給出的本發(fā)明的特定實(shí)施方式的描述可以呈現(xiàn)本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0029]圖1是示意圖，示意了本發(fā)明實(shí)施方式中用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的纖維結(jié)構(gòu)的多層編織。
[0030]圖2是圖1纖維結(jié)構(gòu)的減少厚度的一部分的放大比例的緯線截面圖。
[0031]圖3是圖1纖維結(jié)構(gòu)的減少厚度的一部分的放大比例的經(jīng)線截面圖。
[0032]圖4是從圖1纖維結(jié)構(gòu)所獲得的葉片纖維預(yù)制件的示意立體圖；以及
[0033]圖5是通過(guò)用基質(zhì)致密圖4預(yù)制件所獲得的復(fù)合材料葉片的示意立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明通常應(yīng)用于制造纖維結(jié)構(gòu)，其適于構(gòu)造纖維加強(qiáng)件，稱(chēng)為預(yù)制件，用在制造復(fù)合材料部件，特別地航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片中，通過(guò)用基質(zhì)致密纖維結(jié)構(gòu)獲得部件。通常，基質(zhì)由用于復(fù)合材料的樹(shù)脂制造，使用達(dá)到相對(duì)低，通常達(dá)到300°C溫度的復(fù)合材料，或者通過(guò)耐火材料，諸如用于熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的碳或陶瓷來(lái)制造。
[0035]圖1是用于形成航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的纖維加強(qiáng)的纖維結(jié)構(gòu)200的詳細(xì)示意圖。
[0036]通過(guò)多層編織獲得纖維結(jié)構(gòu)200，使用提花織物類(lèi)型織機(jī)，通過(guò)已知的方式進(jìn)行該多層編織，該織機(jī)具有組織為多層的一束經(jīng)紗線或經(jīng)線股201，該經(jīng)紗線與同樣地設(shè)置為多層的緯紗線202聯(lián)鎖。特別地在下面的文獻(xiàn):US7 101154,US 7 241112和WO 2010/061140中詳細(xì)地描述了制造用于形成航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的纖維加強(qiáng)的纖維預(yù)制件的例子，這些文獻(xiàn)的內(nèi)容在此以參考文獻(xiàn)并入。
[0037]編織條帶形式的纖維結(jié)構(gòu)200，該條帶通常在對(duì)應(yīng)于待要被制造的葉片的縱向方向的方向X上延伸。纖維結(jié)構(gòu)具有通過(guò)根據(jù)待要被制造的葉片的翼型輪廓的縱向厚度所確定的方式變化的厚度。在將要形成根部預(yù)制件的其部分，纖維結(jié)構(gòu)200具有根據(jù)待要被制造的葉片根部的厚度所確定的額外厚度203，并且，例如，通過(guò)使用更重的紗線或者通過(guò)使用插入件可以實(shí)現(xiàn)該額外厚度。纖維結(jié)構(gòu)200延伸有待要形成葉片柄腳一部分的減少厚度204，接著延伸有待要形成葉片翼型的一部分205。在垂直于方向X的方向上，部分205具有在待要形成葉片前緣的其邊緣205a和待要形成將要被制造的葉片后緣的其邊緣205b之間變化的厚度輪廓。
[0038]編織纖維結(jié)構(gòu)200為單件，并且切割非編織的紗線后，它需要具有葉片的準(zhǔn)最終形狀和尺寸(即，它的“干凈形狀”)。為此，在纖維結(jié)構(gòu)中變化厚度的部分中，以及在減少厚度204的部分中，通過(guò)編織期間逐漸地抽回經(jīng)紗線和緯紗線的層來(lái)減少預(yù)制件的厚度。
[0039]圖2是緯線截面圖，表示纖維結(jié)構(gòu)200的減少厚度204部分的部件的編織，該結(jié)構(gòu)200在減少厚度204部分的該部件的開(kāi)始，包括在方向X上延伸的10層C1到Cltl經(jīng)紗線(這里示意為占據(jù)單個(gè)圓柱)，和10層T1到Tltl緯紗線。在這里所述的實(shí)施例中，使用緞織類(lèi)型編織，這里是緞織-4編織(在聯(lián)鎖點(diǎn)之前漂浮在三個(gè)緯紗線上)來(lái)制造纖維結(jié)構(gòu)200的外側(cè)面或表面206a和206b，而使用聯(lián)鎖類(lèi)型編織制造結(jié)構(gòu)200的內(nèi)部部分。術(shù)語(yǔ)“聯(lián)鎖”用在這里意指每層經(jīng)紗線互連多層緯紗線，同時(shí)在給定的經(jīng)線柱中所有紗線在編織平面中具有相同的移動(dòng)。
[0040]可以使用其它已知類(lèi)型的多層編織，特別地諸如文獻(xiàn)WO 2006/136755中所描述的多層編織，該文獻(xiàn)的內(nèi)容在此并入為參考文獻(xiàn)。[0041]可以特別地，但不是專(zhuān)門(mén)地使用碳或陶瓷，諸如碳化硅所制造的纖維來(lái)編織本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)。
[0042]隨著在減少厚度的部分204的方向X上編織的進(jìn)行，經(jīng)紗線層以及緯紗線層的紗線從結(jié)構(gòu)200被抽回。在這里所述的實(shí)施例中，對(duì)于每10個(gè)經(jīng)線柱抽回一層緯紗線。
[0043]關(guān)于緯紗線，在稱(chēng)為“經(jīng)紗線抽回部分”的確定位置，從結(jié)構(gòu)取出或移除這些經(jīng)紗線，并且它們不再與位于經(jīng)紗線抽回部分之后的緯紗線編織。在本發(fā)明中，兩種類(lèi)型的經(jīng)紗線抽回部分將是不同的，即，稱(chēng)為是“表面連續(xù)中的”抽回部分和稱(chēng)為是“表面不連續(xù)中的”抽回部分。
[0044]在表面連續(xù)中的抽回部分中，存在從織構(gòu)移除的經(jīng)紗線，該經(jīng)紗線屬于位于結(jié)構(gòu)表面的經(jīng)紗線層以下的經(jīng)紗線層，就像應(yīng)用于圖2中所示的表面連續(xù)中的抽回部分210、211和212的例子。更精確地，在部分210，存在從結(jié)構(gòu)抽回的經(jīng)紗線Fra，其形成位于結(jié)構(gòu)表面的經(jīng)紗線層C2以下的位于纖維結(jié)構(gòu)的該位置的經(jīng)紗線層C3的部分。同樣適于部分211和212，從它們分別地存在從織構(gòu)抽回的經(jīng)紗線Fra和Fm，它們屬于分別地位于經(jīng)紗線的表面層C9和C2以下的經(jīng)紗線層C8和C4。
[0045]通過(guò)從位于纖維結(jié)構(gòu)表面的經(jīng)紗線層以下的層抽回經(jīng)紗線，確保了在預(yù)制件表面的經(jīng)紗線層的表面連續(xù)性，因此特別地可以避免紗線變得未對(duì)準(zhǔn)，該不對(duì)準(zhǔn)當(dāng)表面上紗線被切割時(shí)總是出現(xiàn)的，因此致密后產(chǎn)生了樹(shù)脂豐富和構(gòu)成復(fù)合材料中微裂紋來(lái)源的區(qū)域。而且，在表面連續(xù)中的經(jīng)紗線抽回部分可以減少在結(jié)構(gòu)的該位置的纖維濃度的變化。
[0046]然而，如果在纖維結(jié)構(gòu)表面，在減少厚度部分的整個(gè)長(zhǎng)度上保持相同經(jīng)紗線層的紗線，那么，因?yàn)殡S著編織繼續(xù)，逐漸地抽回它們的方式，所述層中的紗線被限制為交叉大量層的緯紗線。這些交叉可以產(chǎn)生高水平的摩擦，該摩擦可以磨損經(jīng)紗線和使得該結(jié)構(gòu)更難以編織。
[0047]為此，并且根據(jù)本發(fā)明，纖維結(jié)構(gòu)也包括表面不連續(xù)中的經(jīng)紗線抽回部分，其中從纖維結(jié)構(gòu)抽回經(jīng)紗線，該經(jīng)紗線屬于位于在纖維結(jié)構(gòu)表面的經(jīng)紗線層，同樣適于圖2中所示部分220和221中例子。更精確地，在部分220中，存在抽回的紗線Fa，其形成位于在緊鄰緯紗線的柱Ct22ci后纖維結(jié)構(gòu)的該位置中表面的經(jīng)紗線的層C1的部分。一旦從纖維結(jié)構(gòu)取出，由下層經(jīng)紗線C2的紗線Fffi在表面替代紗線Fa，用與部分220之前用于紗線Fa相同的緞紋編織來(lái)編織紗線Fe2超出部分220。相似地，從部分221，存在抽回的紗線Fatl,其形成位于在緊鄰緯紗線的柱Ct221后纖維結(jié)構(gòu)該位置中表面的經(jīng)紗線層Cltl的部分。一旦從纖維結(jié)構(gòu)取出，由下層經(jīng)紗線C9的紗線Fa3在表面替代紗線Fatl，用與部分221之前用于紗線Fc9相同的緞紋編織來(lái)編織紗線Fa3超出部分221。
[0048]可以根據(jù)抽回的緯線層的數(shù)量來(lái)確定表面不連續(xù)中的經(jīng)紗線抽回部分的定位，以限制摩擦和改善編織能力。舉例說(shuō)明，無(wú)論什么時(shí)候5個(gè)緯線層已經(jīng)被抽回，接著5個(gè)以后另一個(gè)更多的緯線層已經(jīng)被抽回，等等，纖維結(jié)構(gòu)在它的面的每個(gè)面中可以包括表面不連續(xù)中的經(jīng)紗線抽回部分。本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)優(yōu)選地比是在表面不連續(xù)中的紗線抽回部分具有大多數(shù)是在表面連續(xù)中的紗線抽回部分。
[0049]存在纖維結(jié)構(gòu)面上的無(wú)論表面連續(xù)中或是不連續(xù)中的紗線抽回部分優(yōu)選地在結(jié)構(gòu)的縱向方向上偏移所述結(jié)構(gòu)的另一面上具有的抽回部分，如圖2中所示，以平衡纖維結(jié)構(gòu)。[0050]無(wú)論表面連續(xù)中或是不連續(xù)中的紗線抽回部分也可以存在于纖維結(jié)構(gòu)面的僅僅一個(gè)面上，以最佳化面中一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)的表面狀態(tài)。
[0051]而且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，當(dāng)將要從纖維結(jié)構(gòu)取出經(jīng)紗線時(shí)，所述紗線總是與位于緊鄰經(jīng)紗線從其被取出的抽回部分之前的緯紗線柱的至少一個(gè)紗線交織，這是獨(dú)立于在纖維結(jié)構(gòu)的該位置的編織模式。例如，在圖2中，從在抽回部分221的纖維結(jié)構(gòu)取出的經(jīng)紗線Fa交織緯紗線層T9的兩個(gè)連續(xù)的緯紗線，雖然，在實(shí)施的緞紋-4模式中，直到結(jié)構(gòu)的表面上的該點(diǎn)，經(jīng)紗線Fatl應(yīng)該在部分221之前的柱，離開(kāi)結(jié)構(gòu)，而不交織位于在結(jié)構(gòu)表面的緯紗線柱Ct22ci的緯紗線。在部分220，在該實(shí)施例中不需要強(qiáng)迫經(jīng)紗線F。/的任何交織，因?yàn)榫o鄰它與緯紗線聯(lián)鎖的點(diǎn)之后，從纖維結(jié)構(gòu)200取出它，該緯紗線位于緯紗線柱Ct22ci的表面。
[0052]通過(guò)確保經(jīng)紗線總是與位于緊鄰它從纖維結(jié)構(gòu)退出之前的至少最后一個(gè)緯線交織，由此減少了由于經(jīng)紗線被取出和編織后必須隨后被切割所引起的未被編織的緯紗線的數(shù)量。這減少了在表面不連續(xù)中的經(jīng)紗線抽回部分中每單位體積的纖維密度的變化。
[0053]在這里所描述的實(shí)施例中，從表面不連續(xù)中的抽回部分取出位于在纖維結(jié)構(gòu)表面的經(jīng)紗線。在這種情況下，連續(xù)性維持有經(jīng)紗線，該經(jīng)紗線位于在纖維結(jié)構(gòu)表面，如圖3中所示，其表示在將要形成葉片翼型的結(jié)構(gòu)的部分205的變化厚度的輪廓部分中經(jīng)線截面圖中的編織，其中位于纖維結(jié)構(gòu)200的兩側(cè)上表面中的緯紗線Ftsi和Fts2在整個(gè)結(jié)構(gòu)上是連續(xù)的，而從織構(gòu)逐漸地取出屬于表面緯紗線層以下緯紗線層的緯紗線Fn到Fntl,紗線Ft51和Ft52分別地屬于該表面緯紗線層。應(yīng)該觀察到圖3中所示的編織與圖2中所示的編織不同。
[0054]在本發(fā)明的變化形式中，纖維織構(gòu)包括位于在織構(gòu)表面的緯紗線層中表面不連續(xù)中和/或連續(xù)中的紗線抽回部分。在這種情況下，連續(xù)性維持有位于在纖維結(jié)構(gòu)表面的經(jīng)紗線。
[0055]一旦完成纖維結(jié)構(gòu)200的編織，就切割非編織的紗線，特別地?zé)o論在表面連續(xù)中或在表面不連續(xù)中的抽回部分，已經(jīng)從織構(gòu)被取出的紗線。這產(chǎn)生了如圖4中所示的纖維預(yù)制件100，該預(yù)制件編織為單件。
[0056]此后，致密纖維預(yù)制件100，以形成如圖4中所示的復(fù)合材料的葉片10。通過(guò)用構(gòu)成基質(zhì)的材料填充遍及所有或部分預(yù)制件體積的預(yù)制件小孔，致密將要構(gòu)成待要被制造部件的纖維增強(qiáng)的纖維預(yù)制件。使用液體技術(shù)或氣體技術(shù)(化學(xué)蒸氣滲透(CVI))，或者實(shí)際上通過(guò)先后使用這兩種技術(shù)，可以通過(guò)已知的方式進(jìn)行該致密。
[0057]液體技術(shù)包括用液體組合物浸潰預(yù)制件，該液體組合物包含用于基質(zhì)材料的前體。前體通常地是聚合物形式，諸如可能在溶劑中稀釋的高性能的環(huán)氧樹(shù)脂。將預(yù)制件放置在適于以密封方式被封閉的模具中，該模具具有凹部，該凹部具有最終模壓的葉片的形狀。此后，封閉模具，并且將基質(zhì)(例如，樹(shù)脂)的液體前體噴入整個(gè)凹部中，以浸潰預(yù)制件的所有纖維結(jié)構(gòu)。
[0058]前體轉(zhuǎn)化成基質(zhì)，S卩，通過(guò)應(yīng)用熱處理，通常地，通過(guò)排除任何溶劑和固化聚合物后加熱模具，聚合前體，繼續(xù)保持在模具中的前體具有對(duì)應(yīng)于待要被制造的部件形狀的形狀。
[0059]當(dāng)形成碳或陶瓷的基質(zhì)時(shí)，熱處理包括熱解前體，以根據(jù)所用的前體和熱解條件，將基質(zhì)轉(zhuǎn)化為碳或陶瓷基質(zhì)。舉例說(shuō)明，陶瓷，特別地SiC的液體前體可以是聚碳硅烷(PCS)類(lèi)或聚鈦碳硅烷(PTCS)類(lèi)或聚硅氨烷(PSZ)類(lèi)的樹(shù)脂，而碳的液體前體可以是具有相對(duì)高焦炭含量的樹(shù)脂，諸如酚醛樹(shù)脂?？梢赃M(jìn)行多個(gè)連續(xù)的循環(huán)，每個(gè)循環(huán)進(jìn)行從浸潰到熱處理，以獲得期望程度的致密。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，特別地當(dāng)形成有機(jī)基質(zhì)時(shí)，可以通過(guò)已知的樹(shù)脂轉(zhuǎn)化模壓(RTM)方法致密纖維前體。在該RTM方法中，將纖維預(yù)制件放置在模具中，該模具具有待要被制造的部件的外側(cè)形狀。將熱固樹(shù)脂注射到包含纖維預(yù)制件的模具的內(nèi)體積。通常，在注射樹(shù)脂的位置和用于排除樹(shù)脂的孔口之間的所述內(nèi)空間中建立壓力梯度，以控制和最佳化通過(guò)樹(shù)脂浸潰預(yù)制件的方式。
[0061]在已知的方式中，也可以使用基質(zhì)的化學(xué)蒸氣滲透(CVI)的氣體技術(shù)致密纖維預(yù)制件。將對(duì)應(yīng)于待要被制造葉片的纖維加強(qiáng)的纖維預(yù)制件放置在烘爐中，在烘爐中供給有反應(yīng)氣體。選擇烘爐內(nèi)存在的壓力和溫度以及氣體的成分，以使氣體能夠在預(yù)制件的小孔內(nèi)擴(kuò)散，以通過(guò)在與纖維接觸的材料中心中沉積固體材料，在其中形成基質(zhì)，與對(duì)化學(xué)蒸氣沉積(CVD)方法特定的壓力和溫度條件比較，該固體材料是氣體分解的成分或多個(gè)成分之間反應(yīng)的結(jié)果，該化學(xué)蒸氣沉積(CVD)方法導(dǎo)致只在材料的表面上發(fā)生沉積。
[0062]使用甲基三氯硅烷(MTS)可以形成SiC基質(zhì)，甲基三氯硅烷(MTS)通過(guò)MTS的分解給出SiC，而使用通過(guò)裂解產(chǎn)生碳的碳?xì)浠衔餁怏w，諸如甲烷和/或丙烷，可以獲得碳基質(zhì)。
[0063]也可以通過(guò)聯(lián)合液體技術(shù)和氣體技術(shù)進(jìn)行致密，以方便實(shí)施、限制成本和限制制造循環(huán)的數(shù)量，而還能夠獲得對(duì)于意欲應(yīng)用的令人滿意的特征。
[0064]致密后，獲得復(fù)合材料葉片10，如圖5中所示。它包括在其底部由纖維結(jié)構(gòu)200的額外厚度203構(gòu)成的根部103，它延伸有柄腳104，該柄腳104由結(jié)構(gòu)200的減少厚度204的部分形成，以及延伸有翼型105，該翼型105由纖維結(jié)構(gòu)的部分205形成。
【權(quán)利要求】
1.用于加強(qiáng)復(fù)合材料部件的纖維結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一多層紗線和第二多層紗線之間的多層編織，所述結(jié)構(gòu)編織為單件，該纖維結(jié)構(gòu)包括至少一部分的減少厚度， 該結(jié)構(gòu)的特征在于:在減少厚度的部分中，纖維結(jié)構(gòu)在它的表面包括: ?屬于在位于結(jié)構(gòu)表面的第一多層紗線的紗線層以下第一多層紗線的紗線層的被中斷的那些紗線的每個(gè)紗線中表面連續(xù)中的一個(gè)或多個(gè)紗線抽回部分；和 ?位于結(jié)構(gòu)表面中第一多層紗線的紗線層中被中斷的那些紗線中每個(gè)紗線中表面不連續(xù)中的一個(gè)或多個(gè)紗線抽回部分，每個(gè)中斷的紗線在結(jié)構(gòu)表面中被第一多層紗線以下的紗線層的紗線所替代；和 其特征在于:位于纖維結(jié)構(gòu)表面的第二多層紗線的層的紗線在減少厚度的至少整個(gè)部分上是連續(xù)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求2的纖維結(jié)構(gòu)，其特征在于:在表面不連續(xù)中的每個(gè)部分中，第一多層紗線的層中每個(gè)中斷的紗線交織緊接著退出結(jié)構(gòu)之前的第二多層紗線的層中至少一個(gè)紗線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的結(jié)構(gòu)，其特征在于:纖維結(jié)構(gòu)具有在縱向方向上延伸的第一和第二外側(cè)面，第一面中存在的紗線抽回部分縱向地偏移第二面中存在的紗線抽回部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求的纖維結(jié)構(gòu)，其特征在于:減少厚度的部分在第一多層紗線的紗線方向上具有減少數(shù)量的第二多層紗線的紗線層，纖維結(jié)構(gòu)包括根據(jù)確定的第二多層紗線的 紗線層數(shù)量的減少而分布的表面不連續(xù)中的紗線抽回部分。
5.包括由基質(zhì)所致密的纖維加強(qiáng)的復(fù)合材料部件,其中通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求的纖維結(jié)構(gòu)形成纖維加強(qiáng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的部件，其特征在于它構(gòu)成航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片。
7.渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括根據(jù)權(quán)利要求6的多個(gè)葉片。
8.一種航空器，其裝配有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求7的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。
9.一種制造用于加強(qiáng)復(fù)合材料部件的纖維結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括通過(guò)第一多層紗線和第二多層紗線之間的多層編織來(lái)編織纖維結(jié)構(gòu)為單件，該纖維結(jié)構(gòu)包括至少一部分的減少厚度； 該方法的特征在于:在減少厚度的部分的編織期間，限定有: ?位于結(jié)構(gòu)表面的第一多層紗線的紗線層以下的第一多層紗線的紗線層的那些紗線的每個(gè)紗線中表面連續(xù)中的紗線抽回部分不再與第二多層紗線的層的紗線編織；和 ?位于結(jié)構(gòu)表面中第一多層紗線的紗線層的那些紗線的每個(gè)紗線中表面不連續(xù)中的紗線抽回部分不再與第二多層紗線的層的紗線編織，使用來(lái)自于第一多層紗線以下的紗線層的紗線，以替代織構(gòu)表面中不再?gòu)谋砻娌贿B續(xù)部分開(kāi)始被編織的紗線；好 特征在于:位于纖維織構(gòu)表面的第二多層紗線的層的紗線至少在減少厚度的整個(gè)部分上是連續(xù)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于:不再?gòu)谋砻娌贿B續(xù)的部分被編織的第一多層紗線的層的紗線與緊鄰著退出結(jié)構(gòu)之前的第二多層紗線的層的至少一個(gè)紗線交織。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10的方法，其特征在于:纖維結(jié)構(gòu)具有在縱向方向上延伸的第一和第二外側(cè)表面，以及第一面中具有的紗線抽回部分縱向地偏移第二面中具有的紗線抽回部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一權(quán)利要求的方法，其特征在于:減少厚度的部分在第一多層紗線的紗線方向上具有減少數(shù)量的第二多層紗線的紗線層，以及纖維結(jié)構(gòu)包括根據(jù)確定的第二多層紗線的紗線層的數(shù)量減少而分布的表面不連續(xù)中的紗線抽回部分。
【文檔編號(hào)】B29C70/24GK103998663SQ201280062066
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月14日
【發(fā)明者】布魯諾·杰克斯·杰拉德·達(dá)米布瑞恩, 多米尼克·酷派, 喬納森·戈林, 吉恩-諾爾·馬修 申請(qǐng)人:斯奈克瑪