一种高长径比棒状预制体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高长径比棒状预制体及其制备方法，解决基于现有预制体的陶瓷基复合材料螺栓螺纹牙内纤维增强体非均匀分布的问题。首先将纤维预制体设计为芯体结构和包层结构。然后确定包层和芯体的纤维束数量，将单向纤维束均匀分布形成集束结构，并采用熔融玻璃丝按螺旋方向捆绑，形成单向纤维集束的芯体结构。之后采用编织方法在其表面编织纤维束包层，使得芯体单向纤维集束预制体受到包层编织预制体的压应力。最后细熔融玻璃丝缝合芯体和包层预制体，形成棒状预制体。本发明专利技术制备的新型高长径比棒状预制体结构，可实现螺纹牙内纤维增强体均匀分布，有助于包层螺纹牙具有更优异强韧性，芯体单向纤维束充分发挥纤维强韧性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种高长径比棒状预制体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种陶瓷基复合材料紧固件用棒状预制体制备方法，特别涉及一种具有全局载荷共享机制的高长径比棒状预制体及其制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷基复合材料具有耐高温、低密度、高强韧性、伪塑性力学行为、缺口不敏感性和不发生灾难性损毁等优异性能，是国际公认的新型热结构材料，在航空发动机和航天热结构领域广泛应用。随新一代航空发动机和高性能可重复使用航天飞行器的发展，采用陶瓷基复合材料研制大型薄壁复杂热结构件成为未来高性能装备应用的主要形式，如火焰筒、涡轮外环、涡轮导叶、隔热屏、火焰稳定器、中心锥、密封片/调节片和内锥体等发动机热结构件，以及襟翼、舵、头锥、机翼前缘等航天飞行器热结构件。这些热结构件通常采用积木式设计方法，通过组装集成制造技术完成构件制造。由于组装集成区域通常为应力集中区，这对起连接作用的陶瓷基复合材料紧固件提出了高强韧性要求。
[0003]作为结构标准件，陶瓷基复合材料紧固件通常采用C/SiC或SiC/SiC复合材料制备，主要功能是连接、固定、支撑和传递载荷。由于陶瓷基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高长径比棒状预制体，其特征在于：由芯体结构与包层结构构成，其中芯体结构为由多根纤维束同向排布而成的圆柱体；包层结构为采用编织方法编织的筒状纤维束编织层，缝合在芯体结构外周面。2.根据权利要求1所述的高长径比棒状预制体，其特征在于：编织方法为管编织、三维四向、2.5D或三维五向编织方法。3.根据权利要求2所述的高长径比棒状预制体，其特征在于：纤维为碳纤维、碳化硅纤维和氮化硅纤维中的一种或多种的组合。4.根据权利要求3所述的高长径比棒状预制体，其特征在于：芯体结构中纤维为碳纤维，芯体结构中碳纤维占整个圆柱体芯体结构的体积分数为40～60％；或，芯体结构中纤维为碳化硅纤维，芯体结构中碳化硅纤维占整个圆柱体芯体结构的体积分数为30～50％；或，芯体结构中纤维为氮化硅纤维，芯体结构中氮化硅纤维占整个圆柱体芯体结构的体积分数为30～50％。5.根据权利要求4所述的高长径比棒状预制体，其特征在于：包层结构中纤维为碳纤维，包层结构中碳纤维占筒状纤维束编织层的体积分数为30～50％；或，包层结构中纤维为碳化硅纤维，包层结构中碳化硅纤维占筒状纤维束编织层的体积分数为20～40％；或，包层结构中纤维为氮化硅纤维，包层结构中氮化硅纤维占筒状纤维束编织层的体积分数为20～40％。6.一种高长径比棒状预制体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：预制体设计；步骤1.1、设计纤维预制体结构；纤维预制体由芯体结构与包层结构构成，芯体结构为由多根纤维束同向排布而成的圆柱体；包层结构为采用编织方法包裹在芯体结构外周面的筒状纤维束编织层；步骤1.2、确定纤维预制体的尺寸；按照陶瓷基复合材料螺栓尺寸要求，确定纤维预制体的尺寸；针对小径为d mm，大径为D mm的螺栓，确定纤维预制体的芯体结构直径为d
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x mm，包层结构内径为d
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x mm，包层外径为D+y mm；其中x、y取值为保证在包层加工结构时不损伤芯体；步骤1.3、根据纤维束直径计算芯体结构与包层结构所需纤维束数量；步骤2、制备芯体结构；步骤2.1、准备长度为L mm的纤维束，采用长度为L
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z mm，直径为D
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张毅，成来飞，付志强，陈超，陈旭，卫冲，李旭勤，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：