一种2.5维变截面编织复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种2.5维变截面编织复合材料，属于复合材料技术领域。所述2.5维变截面编织复合材料由2.5维变截面编织预制体和基体树脂复合固化而成；所述2.5维变截面编织预制体由经纱和纬纱编织而成，在变截面部分包含至少两列纬纱，纬纱的股线数依次减少。本发明专利技术所采用的变截面方法为单元尺寸增减法，即改变每个携纱器上所挂纤维束的规格，而携纱器的数量和排列方式保持不变。在编织过程中可以根据预制件的要求改变每个携纱器所放纱线的规格，从而完成变截面预制件的编织。

【技术实现步骤摘要】
一种2.5维变截面编织复合材料
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种2.5维变截面编织复合材料。
技术介绍
2.5维复合材料作为复合材料的一个重要分支，近年来在航空航天、医疗器械等领域获得了较为广泛的应用。2.5维复合材料回避了层合复合材料及二维机织层合复合材料层间剪切强度低的缺点，同时相对三维机织复合材料，又具有加工工艺简单和能最大限度满足织物尺寸及形状需要等优点。航空发动机风扇叶片质量的减少是减少发动机总重量的一个重要方法，并且是未来发动机发展的趋势。发动机叶片的特征是在长度方向和宽度方向的截面厚度都呈现连续变化，当前，变截面三维织物需要克服沿厚度方向均匀、连续、小幅度增加的问题，使得织物最后复合成型的刚性达到要求。常见的变截面机织复合材料主要有三种方式：单元尺寸增减法、单元数量增减法与异形截面编织。
技术实现思路
本专利技术提供了一种2.5维变截面编织复合材料，通过多股纬纱减细，使得特定的纬纱规格变化达到变截面的目的。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种2.5维变截面编织复合材料，由2.5维变截面编织预制体和基体树脂复合固化而成；所述2.5维变截面编织预制体由经纱和纬纱编织而成，在变截面部分包含至少两列纬纱，纬纱的股线数依次减少。进一步地，所述经纱和纬纱采用层与层浅交弯联结构编织，经纱和纬纱均为T800-6K纱线。进一步地，所述复合材料的变截面部分共包含十列纬纱，将其分成十个过渡段，第一段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用6股T800-6K纱线和5股T800-6K纱线交替编织；第二段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用5股T800-6K纱线编织；第三段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用5股T800-6K纱线和4股T800-6K纱线交替编织；第四段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用4股T800-6K纱线编织；第五段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用4股T800-6K纱线和3股T800-6K纱线交替编织；第六段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用3股T800-6K纱线编织；第七段纬纱排列密度为2.2根/cm，纬纱规格采用3股T800-6K纱线和2股T800-6K纱线交替编织；第八段纬纱排列密度为2.2根/cm，纬纱规格采用2股T800-6K纱线编织；第九段纬纱排列密度为2.5根/cm，纬纱规格采用2股T800-6K纱线和1股T800-6K纱线交替编织；第十段纬纱排列密度为2.5根/cm，纬纱规格采用1股T800-6K纱线编织。进一步地，所述复合材料的交织层数为12层。进一步地，所述复合材料的变截面部分中，第一段的纤维体积含量为46.9%；第二段的纤维体积含量为46.9%；第三段的纤维体积含量为46.6%；第四段的纤维体积含量为46.6%；第五段的纤维体积含量为46.1%；第六段的纤维体积含量为46.1%；第七段的纤维体积含量为46.3%；第八段的纤维体积含量为46.3%；第九段的纤维体积含量为46.86%；第十段的纤维体积含量为46.86%。本专利技术的变截面编织复合材料，在变厚度织物的织造中，一直都设定经纱密度恒定，织物成型后从较薄端到较厚端，由稀松逐渐变得紧密，表层纬纱采用所选线密度最大的纬纱，纬纱规格将从中间层纬纱开始逐步向上下表面层过渡，由于织物中纬纱线密度不断变化使得纤维体积分数也不断变化，若要保证纤维体积分数恒定不变，则在织造过程中需要根据纬纱线密度变化不断改变纬纱密度，而改变纬纱密度后，由于纱线密度在一定程度上会影响织物厚度，导致变厚度织物的成型不理想，所以在变厚度织物的织造中，一直都设定经纱密度恒定，织物成型后从较薄端到较厚端，由稀松逐渐变得紧密，这也符合织物较薄处一般会受到较小应力，从薄到厚，应力逐渐增大，根部连结处所受的应力最大的特征。纬纱线密度的变化，会使得织物表面出现条纹状效应,影响织物的外观均匀一致性，为此本专利技术设计了织物上下表面的两根纬纱规格保持不变，其它纬纱维持变化，有效的避免了这一现象。同时，当里层纬纱线密度大于表层时，会产生里层纬纱不能被有效包覆而外露的现象，影响织物外观特征。因此，表层纬纱采用所选线密度最大的纬纱。纬纱规格将从中间层纬纱开始逐步向上下表面层过渡，保证织物表面的平整美观，避免由于结构变化产生表面凹凸现象。本专利技术所采用的变截面方法为单元尺寸增减法，即改变每个携纱器上所挂纤维束的规格，而携纱器的数量和排列方式保持不变。在编织过程中可以根据预制件的要求改变每个携纱器所放纱线的规格，从而完成变截面预制件的编织。附图说明图1为实施例1中2.5维变截面编织复合材料的编织结构示意图。图2为实施例1中2.5维变截面编织复合材料的纬纱纱线规格变化示意图。图3为实施例1中2.5维变截面编织复合材料的平板件示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件的实验方法及未说明配方的试剂均为按照本领域常规条件。实施例1在编织2.5D结构时无平车，编织循环为“错车-引纬-错车-引纬”。织造过程中严格控制纬密参数，使经纱不能拥纱、分错层、多纱或少纱。如图1所示，采用层与层浅交弯联结构，即复合材料织物沿与织物的厚度方向呈一定角度的方向配置，继而达到增强织物间连接强度的作用。经、纬纱采用通用T800-6K。纱线通过多股6K纬纱减细，使得纬纱规格发生变化。如图2所示，减细方式如下所示：第1~20纬正常编织，织物长度100mm；第21~23纬纬纱减去1合股，此时纬纱5合股；第24~26纬纬纱减去1合股，此时纬纱4合股；第27、28纬纬纱减去1合股，此时纬纱3合股；第29、30纬纬纱减去1合股，此时纬纱2合股；第31纬开始纬纱减去1合股，此时纬纱1合股，继续编织至织物有效长度。图3为制得的2.5维变截面编织复合材料的平板件示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2.5维变截面编织复合材料，其特征在于：由2.5维变截面编织预制体和基体树脂复合固化而成；/n所述2.5维变截面编织预制体由经纱和纬纱编织而成，在变截面部分包含至少两列纬纱，纬纱的股线数依次减少。/n

【技术特征摘要】
1.一种2.5维变截面编织复合材料，其特征在于：由2.5维变截面编织预制体和基体树脂复合固化而成；
所述2.5维变截面编织预制体由经纱和纬纱编织而成，在变截面部分包含至少两列纬纱，纬纱的股线数依次减少。


2.根据权利要求1所述的2.5维变截面编织复合材料，其特征在于：所述经纱和纬纱采用层与层浅交弯联结构编织，经纱和纬纱均为T800-6K纱线。


3.根据权利要求2所述的2.5维变截面编织复合材料，其特征在于：所述复合材料的变截面部分共包含十列纬纱，将其分成十个过渡段，第一段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用6股T800-6K纱线和5股T800-6K纱线交替编织；第二段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用5股T800-6K纱线编织；第三段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用5股T800-6K纱线和4股T800-6K纱线交替编织；第四段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用4股T800-6K纱线编织；第五段纬纱排列密度为2.1根/cm，纬纱规格采用4股T800-6K纱线和3股T800-6K纱线交替编织；第六段纬纱排列密...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏建，韩杰，崔海涛，温卫东，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32