一种由包括纤维加强(310)的氧化物/氧化物复合材料制造的部件(300)，该纤维加强包括通过三维编织联结在一起的多层经线(312)和纬线(311)，用耐火氧化物(320)的基质填充加强线之间的空间。该部件的特征在于纤维加强具有选自下列编织法之一的织物编织：联锁、多层、多缎纹和多斜纹，并且经纱和纬纱中的线数是40和20根线/cm之间。纤维加强还具有40％和51％之间的纤维体积密度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及制造由氧化物/氧化物类型的复合材料所制造的部件的方法，即，该复合物材料包括由耐火氧化物纤维制造的纤维加强，该纤维加强被同样地由耐火氧化物制造的基质致密。大部分氧化物/氧化物复合材料部件通过下面两种方式制备：·通过堆叠二维层编织的氧化物纤维织物制造纤维织构，以及用含有氧化物填料的悬浮液浸渍织构，填充的预制件然后经受烧结；或者·通过缠绕之前已经被浸入在含有氧化物填料的悬浮液中的氧化物纤维纱线来制造纤维织构，填充的预制件然后经受烧结。然而，通过这些制备方法所获得的氧化物/氧化物复合材料的机械特征在一些方向上保持了有限性。特别地，这些材料具有低剪切强度。通过在连续的经纱和纬纱之间三维编织制造所获得的纤维织构能够使得材料的机械强度被增强。在这种情况下，可以引起填充的悬浮液穿入到纤维织构中，该纤维织构可以具有达到几十毫米的厚度，这仅取决于通过利用压力梯度方法的意欲应用，该方法是诸如称为树脂传递模成型(RTM)的注射成型类型的方法，或者亚微米粉末吸入法(SPS)。氧化物/氧化物复合物材料中纤维的体积分数是将要考虑用于获得材料的最终机械特征的基础参数之一。这就是为什么当制备氧化物/氧化物复合材料时，需要使用特定的工艺装备压缩纤维织构。在工艺装备中的干燥步骤期间，基质中网络形式的裂纹存在于纱线之间。网络裂纹导致脱膜期间浸渍的预制件膨胀，因此导致最终阶段中材料机械特性的大大降低。一种补救膨胀的已知方法包括添加有机粘合剂，例如聚乙酸乙烯酯(PVA)到最初的悬浮液中，因此有助于预制件已经干燥后系统的粘合，防止上述膨胀现象。为了在单个浸渍步骤中获得高机械特性，必须使用具有足够体积百分比填料的崩料。在这种情况下，添加有机粘合剂改变了崩料的特性。它的特性从是牛顿特性(独立于流速的粘性)改变到剪切稀化特性(依赖于流速的粘性)。当使用通过SPS技术制备时，这种现象导致在材料内组份中的不均匀外观。更精确地，考虑材料作为整体时，对纤维织构内悬浮液流动的差控制导致跨越材料厚度的组份梯度(纤维/基质比率)的外观。一旦通过烧结已经稳定了填料，材料内更局部地不受控制的尺寸和分布的孔就会形成。
技术实现思路
本专利技术的目的是补救上述缺陷，并且提出一种方案，该方案可以在单个浸渍步骤中具有由使用SPS技术所制备的氧化物/氧化物复合材料制造的部件，不需要使用附加的有机粘合剂，该部件包括通过三维编织所获得的加强以及具有相对于现有技术部件改进的机械特性。为此，本专利技术提出了一种由包括纤维加强的氧化物/氧化物复合材料所制造的部件，该纤维加强由通过三维编织互连的多个经纱层和纬纱层构成，同时用耐火氧化物基质填充加强纱线之间具有的空间；部件的特征在于纤维加强具有选自下列编织法的编织法：联锁；多平纹；多缎纹；多斜纹；并且经线和纬线数范围是每厘米4根纱线(纱线/cm)到20根纱线/cm，并且其特征在于纤维加强具有范围在40％到51％的纤维体积分数。关于具有上述特征的纤维加强，并且考虑调整对选定织构变体的纤维体积分数，加强的纱线之间存在的空间具有比纤维加强的纱线的最大部分小5倍的维度。通过以这种方式限制纱线之间存在的空间的尺寸，限制了材料中存在的基质块的尺寸，以致于每个基质块不具有大于加强纤维的最大部分5倍的任何维度。通过以这种方式限制氧化物/氧化物材料中基质块的尺寸，已经观察到了特性，可以防止裂纹出现在其中。因此，氧化物/氧化物复合材料部件具有改进的机械特性。在本专利技术部件的特定方面，在单调牵引中，在室温以及在经线方向上，它具有：·范围在120G帕斯卡(GPa)到170GPa的弹性模数；·不小于0.35％的破裂变形；以及·大于250兆帕斯卡(MPa)的破裂应力；纤维加强的纱线可以由一种或多种下列材料所构成的纤维制造：氧化铝；莫来石；硅石；硅酸铝；和硅酸硼。基质的材料可以选自：氧化铝；莫来石；硅石；硅酸铝；和磷酸铝。基质可选地可以掺杂有一种或多种材料，用于给部件的最终材料增加特定的功能。本专利技术也提供了一种制造氧化物/氧化物复合材料部件的方法，该方法包括下列
步骤：·通过耐火氧化物纱线的三维编织形成纤维织构；·压缩纤维织构；·在纤维织构的一侧上放置崩料，该崩料包含耐火氧化物颗粒的亚微米粉末；·建立压力差以迫使崩料通过纤维织构；·过滤已经通过纤维织构的崩料的液体，以保留耐火氧化物颗粒的粉末在所述织构内部；·干燥填充的预制件；和·烧结耐火氧化物颗粒的亚微米粉末，以在预制件中形成耐火氧化物基质；该方法的特征在于在形成纤维织构的步骤期间，用选自下面编织法的编织法编织纱线：联锁；多平纹；多缎纹和多斜纹；同时经线和纬线数范围在4根纱线/cm到20根纱线/cm，并且其中在压缩步骤后，所述纤维加强具有范围在40％到51％的纤维体积分数。这产生了具有3D编织加强的氧化物/氧化物复合材料部件，该部件在遍布它们的体积上是完全均匀的，并且不包括可能降低部件的机械特性的裂纹或孔。预制件的纱线可以是由一种或多种下列材料所构成的纤维制造的纱线：氧化铝；莫来石；硅石；硅酸铝；和硅酸硼。亚微米颗粒可以由选自下列的材料制造：氧化铝；莫来石；硅石；硅酸铝；和磷酸铝；可选地带有附加的填料，用于给部件的材料增加功能。附图说明从参考附图作为非限制性实施例所给出的本专利技术的特定实施方式的下面描述，可以显现本专利技术的其它特征和优点，其中：图1表示根据本专利技术的纤维织构的实施方式，三维联锁编织的平面。图2表示根据本专利技术的纤维织构的实施方式，三维多平纹编织的平面。图3表示根据本专利技术的纤维织构的实施方式，三维多缎纹编织的平面。图4表示根据本专利技术的纤维织构的实施方式，三维多斜纹编织的平面。图5是一种示意图，表示通过SPS技术，用耐火氧化物颗粒渗透纤维织构。图6是如现有技术所制造的由氧化物/氧化物类型材料所制造的部件的剖面的显微图。图7A、7B和7C是根据本专利技术由氧化物/氧化物复合材料所制造的部件的显微图。以及图8是表示用于本专利技术的纤维织构的设计域的图。具体实施方式制造根据本专利技术的由氧化物/氧化物复合材料制成的部件的方法开始于制造纤维织构，该纤维织构将要用于形成部件的加强。根据本专利技术，通过多个经纱和多个纬纱之间的三维编织制造纤维织构，使用对应于选自下列编织法之一的编织法，经纱层与纬纱互连：互锁；多平纹；多缎纹；和多斜纹；并且经线和纬线数范围在4根纱线/cm到20根纱线/cm，通过这种方法所获得的织构然后被压缩以具有范围在40％到51％的纤维体积分数，纤维织构中每个纱线或纤维都具有400个长丝到700个长丝的长丝数量。图8表示根据本专利技术的用于纤维织构的设计域D，该域D限定了涉及本专利技术纤维织构的参数需要被呈现的数值。纤维织构的这些特征可以确保在纱线之间不存在具有大于纱线的最大部分5倍维度的空间。因此，一旦基质已经形成在织构内，织构纱线之间存在的基质块具有所有都小于纱线的最大部分5倍的维度，因此可以防止裂纹出现在部件的最终材料中。术语“基质块”用于在这里意指位于两个或多个纱线之间的基质的任何连续部分。使用术语“基质块的维度”在此指基质块的任何长度、宽度、深度、厚度、高度或实际上直径，并且还是更通常方式指在直线方向上可以测量的任何尺寸。术语“线数”用在此处指在经纱方向上或在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种由包括纤维加强的氧化物/氧化物复合材料所制造的部件，该纤维加强由通过三维编织互连的多个经纱层和纬纱层构成，同时用耐火氧化物基质填充加强纱线之间具有的空间；该部件的特征在于：纤维加强具有选自下列编织法的编织法：联锁；多平纹；多缎纹；多斜纹；并且经线和纬线数范围是4根纱线/cm到20根纱线/cm，并且纤维加强具有范围在40％到51％的纤维体积分数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.24 FR 14514471.一种由包括纤维加强的氧化物/氧化物复合材料所制造的部件，该纤维加强由通过三维编织互连的多个经纱层和纬纱层构成，同时用耐火氧化物基质填充加强纱线之间具有的空间；该部件的特征在于：纤维加强具有选自下列编织法的编织法：联锁；多平纹；多缎纹；多斜纹；并且经线和纬线数范围是4根纱线/cm到20根纱线/cm，并且纤维加强具有范围在40％到51％的纤维体积分数。2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于：在单调牵引中、在室温以及在经线方向上，它具有：·范围在120GPa到170GPa的弹性模数；·不小于0.35％的破裂变形；以及·大于250MPa的破裂应力。3.根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于：纤维加强的纱线由一种或多种下列材料所构成的纤维制造：氧化铝；莫来石；硅石；硅酸铝；和硅酸硼。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的部件，其特征在于：基质材料选自：氧化铝；莫来石；硅石；硅酸铝；和磷酸铝。...
【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯卡尔·迪斯，埃里克·布伦，埃里克·拉维斯瑞，
申请(专利权)人：海瑞克里兹，
类型：发明
国别省市：法国;FR
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。