[发明专利]用于复合材料部件的具有复缎编织的增强纤维结构

说明书

技术领域

本发明涉及制造复合材料部件，更特别地涉及制造用于此类部件的增强纤维结构。

背景技术

本发明的应用领域为由包含纤维增强材料和树脂基体的复合材料制造结构部件的领域。这种部件用于非常众多的领域，特别是用于航空领域。通过任何已知方式，用树脂基体将增强纤维结构密实化，例如通过树脂传递模塑(RTM)。

本发明的另一个应用领域为由热结构复合材料制造部件，即由具有使材料能够构成结构元件的机械性能并具有在高温下保持那些性能的能力的材料制造部件。热结构复合材料通常为具有由碳基体密实化的碳增强材料的碳/碳(C/C)复合材料，和具有由陶瓷基体密实化的耐火纤维增强材料(碳纤维或陶瓷纤维)的陶瓷基复合材料(CMC)。由热结构复合材料制得的部件特别用于航空和航天领域。能通过化学气相渗透(CVI)或通过液体技术，用构成材料的基体将增强纤维结构密实化，正如公知的那样。通过液体技术的密实化在于用含有构成基体的材料的前体的液体组合物(通常为树脂)浸渍纤维结构，且所述前体通过热处理转化。

对于具有一定厚度的复合材料部件，已知将增强纤维结构制造成为多个相互粘结的重叠层以避免层分离。

因此已提出(例如在文献US 4 848 414、US 5 899 241和EP 1 526285中)通过使用经纱的三维编织制造增强结构，所述经纱与属于多个不同的纬纱层的纬纱交织。该编织是双罗纹组织编织，其具有在连续的纬纱平面内交错布置的纬纱。

US 5 102 725也公开了具有局部三维的缎型编织的增强纤维结构。所述纤维结构由两个在特定点交织的纬纱层构成，在该特定点上第一经纱交替卡住第一纬纱层的四根纱中的一根纱和第二纬纱层的八根纱中的一根纱。使用传统缎型三维编织也将第二纬纱层的纬纱与第二经纱编织在一起，两根经纱主要在两个纬纱层之间延伸。在第二纬纱层，相同的纬纱由第一和第二经纱卡住，从而产生表面不规则。此外，所述的两个经纱都在两个纬纱层之间延伸的编织技术特别适于制造具有局限于两个纬纱层的厚度的纤维结构。

当制造此类用于复合材料部件的增强纤维结构时，需要考虑各个方面。

因此，所述三维编织必须提供令人满意的层间交织以反抗层离，但不能影响与层平面平行方向上的机械行为。

另外，对于显示光滑表面态的复合材料部件，需要避免显示大的表面不规则的增强纤维结构，所述增强纤维结构要求另外的操作以消除这种不规则，例如在最初密实化阶段或固结阶段之后，在结束密实化之前的如修整表面或在表面上添加二维层(例如布层)的操作。

发明内容

本发明的一个目标是提供至少部分由三维编织制成并显示上述限制因素之间的良好折衷的增强纤维结构。

根据本发明，该目标通过如下事实实现：三维编织为使用缎型编织或复缎编织的多层编织，所述三维编织包含：

·至少第一纬纱层、第二纬纱层，和第三相邻纬纱层，第一、第二和第三层的纬纱分列布置，每列包含来自所述每一层的纬纱；

·第一组经纱，每根经纱交替卡住第一经纱层的n根经纱中的一根经纱和邻近第一经纱层的第二经纱层的n根经纱中的一根经纱；和

·第二组经纱，每根经纱交替卡住第二纬纱层的n根纬纱中的一根纬纱和邻近第二纬纱层的第三纬纱层的n根纬纱中的一根纬纱；

·沿着类似通道的两组经纱，所述通道在经向上彼此偏移，从而在给定纬纱平面内，由第一组经纱卡住第二纬纱层的纱与由第二组经纱卡住的第二纬纱层的纱不同；和

·数字n为不小于3的整数。

有利地，两个所述纬纱层中的同一经纱卡住的纬纱位于不相邻的纬纱列中。

优选地，n不小于5。

复缎编织的使用显示多个优势。

首先，在经向，在交织纬纱层时，缎织的机械行为被保持。

另外，缎型编织使布保持良好的可变形性程度，以使布与非平面的形状匹配。

对于具有内部结构或芯和邻近纤维结构外表面的外部结构或皮的纤维结构，芯有利地至少部分由这种复缎编织制成。

然后能通过二维编织形成皮。皮的编织可使用缎型编织，有助于得到光滑的表面外观，从而皮中的缎间距有利地等于在邻近皮的纤维结构的芯部分中的缎间距。在一个变体中，可用平织编织皮，从而使得在进行CVI密实化时，气体能够容易地穿过皮。