筒型纤维预制体制造技术

本发明专利技术提供的一种筒型纤维预制体，包括低密度内层、中等密度中层及高密度外层，每一层包括若干层面内纤维织物，多层所述面内纤维织物之间通过由内而外引入的层间纤维连接固定。本发明专利技术的预制体具有内层密度低、外层密度高的密度梯度变化的一体结构，解决组装成型以及传统低密度层上成型高密度层时层间纤维含量低，结构强度差，易分层的问题，制得的预制体整体强度好，结构稳定，一致性好。

【技术实现步骤摘要】
筒型纤维预制体
本专利技术涉及纤维预制体材料
，特别是指一种筒型纤维预制体。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。复合材料结构具有轻质高强的特点，已经成功应用于飞机、火箭、导弹、卫星等装备中。其中，对于需要高速穿越大气层或在大气层内长航时飞行的飞行器，如高超声速飞行器、飞船返回舱等，除了其本身结构需要轻量化外，还要求结构设计时能够防热和隔热，保证飞行器主体结构和舱内仪器的正常工作。热防护系统是保证飞行器在高速服役时气动加热环境中赖以生存的关键。已有的设计和制备方法，大多是将承载结构、隔热体和防热体分步成型、制备后组装，既增加了工艺的难度和复杂性，又增加了制造成本，也降低了整体结构的可靠性。作为复合材料骨架的纤维预制体，低密度成型主要采用纤维网胎由内而外逐层铺层后针刺、缝合或其组合工艺成型；而高密度成型采用编织成型，通常而言，高密度成型织物与低密度成型织物分层单独制作再组装的方式不但加大工作量，且产品的层间连接性能不足，容易分层，使得产品无法发挥出复合材料的优良性能。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种改进的筒型纤维预制体，具有内层密度低、外层密度高的密度梯度变化的一体结构，克服组装成型层间连接性能不足的问题。本专利技术提供的技术方案为：一种筒型纤维预制体，包括低密度内层、中等密度中层及高密度外层，每一层包括若干层面内纤维织物，多层所述面内纤维织物之间通过由内而外引入的层间纤维连接固定。进一步地，所述层间纤维自内而外由粗变细。进一步地，所述预制体的外层、中层、内层的体积密度分别为0.7～1.2g/cm3、0.3～0.6g/cm3、0.10～0.25g/cm3。进一步地，所述外层包括三维编织物或2.5D机织物或机织布与纤维网胎复合物；所述中层包括至少一层机织布和一层纤维网胎；所述内层主要由多层纤维网胎构成。进一步地，所述中层还包括至少一层纤维网格。进一步地，所述内层还包括至少一层机织布和/或一层纤维网格。进一步地，机织布的织物结构为斜纹或缎纹，单位面积质量200～350g/m2。进一步地，所述纤维网胎的单位面积质量为50～150g/m2。进一步地，所述纤维网格的排纱间距为5～10根/10cm。进一步地，所述纤维包括石英纤维、碳纤维、玄武岩纤维、高硅氧纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维的一种或多种组合。进一步地，所述预制体的外层、中层、内层的厚度分别为4～10mm、2～6mm及10～25mm。进一步地，所述预制体厚度方向贯穿有Z向连续纤维。进一步地，所述预制体为两端开口，外形面呈正曲率或负曲率或两者组合，且开口截面形状为菱形、圆形或其他异形。与现有技术相比，本专利技术提供一种筒型纤维预制体，包括低密度内层、中等密度中层及高密度外层，每一层包括若干层面内纤维织物，多层所述面内纤维织物之间通过由内而外引入的层间纤维连接固定。本专利技术的预制体具有内层密度低、外层密度高的密度梯度变化的一体结构，解决组装成型以及传统低密度层上成型高密度层时层间纤维含量低，结构强度差，易分层的问题，制得的预制体整体强度好，结构稳定，一致性好。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术一实施方式中筒型纤维预制体的层间结构示意图。附图标记说明:无。如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术实施例。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术实施例，所描述的实施方式仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术实施例保护的范围。本文中“2.5D机织物”包括2.5D机织套预成型一定厚度的立体织物，也包括采用机织布仿形成型一定厚度的立体织物，如通过缝合方式将机织布接缝和多层机织布/机织套之间进行结合而形成的。本文中“机织布”为筒状结构的单层织物，包括机织套或平面机织物锁边成型的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术实施例的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术实施例。请参阅图1，本专利技术中的筒型纤维预制体，具有渐变梯度密度，能够满足飞行器热防护系统的使用要求。如图1所示，该预制体包括低密度内层、中等密度中层及高密度外层，每一层包括若干层面内纤维织物，多层所述面内纤维织物之间通过由内而外引入的层间纤维连接固定。所述外层，具有较高的体积密度(0.7g/cm3～1.2g/cm3)，主要由三维编织物或2.5D机织物或机织布与纤维网胎复合物构成的多层面内纤维织物，该层主要起防热承载作用，连续纤维含量高，力学性能好。同时采用高性能纤维，如石英纤维、碳纤维、玄武岩纤维等，结构强度高兼具较好的防热性能，确保在恶劣气候环境下的使用。所述中层，具有中等的体积密度(0.3g/cm3～0.6g/cm3)，主要由机织布和纤维网胎组合形成，也可以包括若干层纤维网格，其中，所述纤维网胎的单位面积质量为50～100g/m2。所述纤维包括石英纤维、碳纤维、玄武岩纤维、高硅氧纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维的一种或多种组合。为避免外层与内层的密度突变致使层间出现分层的现象，本专利技术通过密度渐变来缓解内外层的密度差异，其中采用机织套或缝合平面机织物与纤维网胎复合预制形成筒状织物，保留足够多的连续纤维，确保力学强度，减少或均布搭接缝，同时设计纤维网格补强，解决成型难度大和易造成内部缺陷的不足。在一具体实施方式中，中层可以是以一层机织布和一层纤维网胎构成的基础单元的重复叠层。在另一实施方式中，中层还可以是以一层机织布及一层纤维网格和一层纤维网胎构成的基础单元的重复叠层。在其他实施方式中，所述基础单元的构成不限于上述方式，可以依据内外层的密度差来设计基础单元的构成。所述内层，具有较低的体积密度(0.10g/cm3～0.25g/cm3)，本层的设计在于获取较好的隔热功能，减轻飞行器的重量以提升飞行速率。所述内层主要由多层纤维网胎构成，还可以包括若干层纤维网格或若干层机织布或两者皆有。纤维网胎是由短切纤维成型的蓬松的非织造薄毡，单位面积质量为50～150g/m2。所述内层的密度要控制在较低的范围，纤维网胎的含量则应相对较多甚至100％，且纤维网胎的可加工性好，通过针刺工艺易将其上的短纤维牵引至层间，使其与底层的若干层平面纤维织物较好地连接，确保层间性能。该内层在保证隔热性能的前提下，也可通过设置二维编织物或纤维网格于层间，通过提高连续纤维含量来实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种筒型纤维预制体，其特征在于：包括低密度内层、中等密度中层及高密度外层，每一层包括若干层面内纤维织物，多层所述面内纤维织物之间通过由内而外引入的层间纤维连接固定。/n

【技术特征摘要】
1.一种筒型纤维预制体，其特征在于：包括低密度内层、中等密度中层及高密度外层，每一层包括若干层面内纤维织物，多层所述面内纤维织物之间通过由内而外引入的层间纤维连接固定。


2.根据权利要求1所述的筒型纤维预制体，其特征在于：所述层间纤维自内而外由粗变细。


3.根据权利要求1所述的筒型纤维预制体，其特征在于：所述预制体的外层、中层、内层的体积密度分别为0.7～1.2g/cm3、0.3～0.6g/cm3、0.10～0.25g/cm3。


4.根据权利要求3所述的筒型纤维预制体，其特征在于：所述外层包括三维编织物或2.5D机织物或机织布与纤维网胎复合物；所述中层包括至少一层机织布和一层纤维网胎；所述内层主要由多层纤维网胎构成。


5.根据权利要求4所述的筒型纤维预制体，其特征在于：所述中层还包括至少一层纤维网格。


6.根据权利要求4所述的筒型纤维预制体，其特征在于：所述内层还包括至...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪云良，
申请(专利权)人：江苏天鸟高新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32