一种多结构复合材料预制体及其复合成形制造方法技术

本发明专利技术公开了一种由底层编织结构、中层点阵结构、上层编织结构和外层短纤维结构组成的多结构复合材料预制体，其中上层、底层编织结构通过编织工艺成形，中层点阵结构通过连续纤维打印工艺成形，外层短纤维结构通过水刺工艺附着在上层编织结构上，形成不分层的、包含多个结构的复合材料预制体。该方法具有成形周期短、操作简单、成本低、适应性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多结构复合材料预制体及其复合成形制造方法
本专利技术涉及一种多结构复合材料预制体结构及其复合成形制造方法，属于复合材料预制体制备领域。该方法通过编织工艺、打印工艺和水刺工艺的组合，可制备出由编织结构、点阵结构和短纤维结构组成的复合材料预制体。
技术介绍
复合材料构件具有高比强度、高比刚度、抗冲击性能好以及能够实现材料/设计/制造一体化等优点，在航空航天、交通运输和船舶运输等领域得到广泛应用。传统复合材料构件主要由单一结构组成，成形工艺也主要有单一工艺完成。随着复合材料应用范围越来越广泛，复合材料朝着结构功能一体化方向发展，传统工艺方法很难满足应用要求。多结构复合材料构件不仅具有单一结构复合材料构件的优异性能，同时能够充分利用多种结构的优点，使其性能更加优异，能够在更复杂应力条件下使用，适用领域更广泛。比如一种承力部件，既要求承受复杂静力载荷，又要满足高温重载使用条件，单一结构复合材料构件难以满足使用要求，迫切需求多结构复合材料构件。但是现有工艺方法难以实现多结构复合材料构件成形。
技术实现思路
为解决现有复合材料构件材料体系单一、结构简单等问题，本专利技术提供一种多结构复合材料预制体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多结构复合材料预制体，其特征在于该多结构复合材料预制体由底层编织结构、中层点阵结构、上层编织结构和外层短纤维结构组成；其中上层编织结构和底层编织结构通过中层点阵结构连接成一体，外层短纤维结构附着在上层编织结构上，构成多结构复合材料预制体。

【技术特征摘要】
1.一种多结构复合材料预制体，其特征在于该多结构复合材料预制体由底层编织结构、中层点阵结构、上层编织结构和外层短纤维结构组成；其中上层编织结构和底层编织结构通过中层点阵结构连接成一体，外层短纤维结构附着在上层编织结构上，构成多结构复合材料预制体。2.根据权利要求1所述的多结构复合材料预制体，其特征在于所述底层编织结构和上层编织结构由X向纱线、Y向纱线和Z向纱线组成，Z向纱线与X向纱线垂直，Z向纱线和Y向纱线垂直。3.根据权利要求1所述的多结构复合材料预制体，其特征在于所述中层点阵结构由长纤维增强热塑性复合材料组成，纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维、碳化硅纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种，也可以其中几种纤维的组合。4.根据权利要求1所述的多结构复合材料预制体，其特征在于所述中层点阵结构可以是X型点阵结构、Y型点阵结构、V型点阵结构、I型点阵结构、N型点阵结构、M型点阵结构、W型点阵结构和正弦波型点阵结构中的一种，也可以其中几种类型点阵结构的组合。5.根据权利要求1所述的多结构复合材料预制体，其特征在于所述外层短纤维结构由金属短纤维、碳化硅短纤维和碳纤维短纤维相互缠结组成，其中金属短纤维质量含量3.5％～4.7％，碳化硅短纤维质量含量8.9％～11.2％，其余为碳纤维短纤维。6.根据权利要求1、2、3、4和5所述的多结构复合材料预制体，其复合成形制造方法的具体工艺包括以下步骤：1)根据上层编织结构和底层编织结构的设计要求排布上层Z向导向结构和底层Z向导向结构，形成上层Z向导向结构阵列和底层Z向导向结构阵列；2)在上层Z向导向结构阵列中按照设计要求缠绕X向纱线和Y向纱线，形成层数为n的编织结构；在底层Z向导向结构阵列中按照设计要求缠绕X向纱线和Y向纱线，形成层数为m的编织结构；3)在上层编织结构和底层编织结构之间采用连续纤维打印工艺打印包覆有热塑性树脂的纤维束，形成中层点阵结构，将底层编织结构和上层编织结构连接成一体；4)重复步骤2)和步骤3)，直至上层编织结构、中层点阵结构和底层编织结构达到设计要求；5)将Z向导向结构替换成Z向纱线；6)将混有一定比例金属短纤维、碳化硅短纤维的碳纤维毡...

【专利技术属性】
技术研发人员：单忠德，张群，孙正，刘丰，李志坤，缪云良，
申请(专利权)人：机械科学研究总院集团有限公司，北京机科国创轻量化科学研究院有限公司，江苏天鸟高新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11