包含增强纤维和形状记忆合金线的产品及其制备方法技术

本发明专利技术公开了包含增强纤维和形状记忆合金线的产品及其制备方法。包含增强纤维和形状记忆合金(SMA)线的三维(3D)预成型件以及包含其中嵌入有3D预成型件的聚合物基体的复合材料，其中所述3D预成型件包含增强纤维和形状记忆合金(SMA)线。忆合金(SMA)线。忆合金(SMA)线。

【技术实现步骤摘要】
包含增强纤维和形状记忆合金线的产品及其制备方法
[0001]本申请是申请号为“201880043604.0”，专利技术名称为“包含增强纤维和形状记忆合金线的产品及其制备方法”的专利技术申请的分案申请。


[0002]本专利技术一般性涉及包含增强纤维和形状记忆合金(SMA)线的三维(3D)预成型件。本专利技术还涉及包含其中嵌入有3D预成型件的聚合物基体的复合材料，其中所述3D预成型件包含增强纤维和形状记忆合金(SMA)线。

技术介绍

[0003]具有高强度/重量比的复合材料可以通过将相对高模量的纤维嵌入相对低模量的聚合物基体中来制成。这些材料例如在许多航空航天、汽车和海洋应用中特别有用。这些材料可以通过生产纤维预成型件并用聚合物浸渍或通过将预浸渍的纤维层分层而制成。然而，许多这种类型的复合材料对冲击破坏的抵抗力相对差，在飞机结构的情况下，这种冲击破坏可以在使用中被赋予(例如，由于工具掉落、跑道碎片或鸟击)。另外，这些复合材料的层间性质可能相对差，并且抗分层性低。此外，这些复合材料通常以薄片的形式制成，并且必须被切割和分层以制成更大和更复杂的3D结构。因此，期望提供替代和/或改进的复合材料，其例如可以适用于航空航天应用。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的第一方面，提供了一种复合材料，该复合材料包含其中嵌入有3D预成型件的聚合物基体，其中该3D预成型件包含增强纤维和SMA线。
[0005]根据本专利技术的第二方面，提供了一种包含增强纤维和SMA线的3D预成型件。
[0006]根据本专利技术的第三方面，提供了一种制成根据本专利技术的第一方面的复合材料的方法，该方法包括形成嵌入未固化的聚合物基体中的3D预成型件，并且固化该聚合物基体。在某些实施方式中，该方法包括形成根据本专利技术的第二方面的3D预成型件，将聚合物基体施加到3D预成型件，并且固化其中嵌入有3D预成型件的聚合物基体。在某些实施方式中，该方法包括通过分层包含增强纤维、SMA线或其组合的预浸渍的结构，并连接该预浸渍的结构以形成3D预成型件，来形成嵌入未固化的聚合物基体中的3D预成型件。可以例如通过缝合、簇绒和z
‑
钉扎中的一种或多种将预浸渍的结构连接，以形成3D预成型件。
[0007]根据本专利技术的第四方面，提供了一种制成根据本专利技术的第二方面的3D预成型件的方法，该方法包括提供增强纤维和SMA线，并且通过机织、编织、针织、缝合、簇绒和z
‑
钉扎中的一种或多种来制成3D预成型件。在某些实施方式中，该方法包括形成增强纤维、SMA线或其组合的层，并通过机织、缝合和簇绒中的一种或多种将各层连接起来。
[0008]根据本专利技术的第五方面，提供了根据本专利技术的第一方面的复合材料在制成制品中的用途。
[0009]根据本专利技术的第六方面，提供了一种制品，该制品由根据本专利技术的第一方面或第
二方面的复合材料或3D预成型件制成或包含该复合材料或3D预成型件。
[0010]在某些实施方式中，该制品是用于诸如飞机、海上船只或汽车的交通工具的零件。在某些实施方式中，该制品是保护罩(例如，用于电池、燃料箱、制动系统)。在某些实施方式中，制品是交通工具的前向表面，例如前缘、前锥体或发动机舱。
[0011]在本专利技术的任何方面的某些实施方式中，3D预成型件包含两层或更多层，所述层堆叠于彼此之上并且通过横穿两层或更多层的一条或多条长丝保持在一起。在某些实施方式中，一层或多层包含增强纤维、SMA线或其组合。在某些实施方式中，每层独立地包含增强纤维、SMA线或其组合。在某些实施方式中，每层独立地是非交织的(即单向的)、机织的、编织的或针织的。在某些实施方式中，一层或多层(例如，每层)包含未固化的聚合物基体(即，是预浸渍的层)。
[0012]在某些实施方式中，横穿两层或更多层的一条或多条长丝是增强纤维、SMA线或其组合。在某些实施方式中，横穿两层或更多层的一条或多条长丝是机织的、缝合的、簇绒的或z
‑
钉扎的。
[0013]在某些实施方式中，3D预成型件是正交3D机织预成型件、角度互锁3D机织预成型件或层对层3D机织预成型件。
[0014]在某些实施方式中，3D预成型件是完全交织的机织预成型件、完全编织的预成型件或完全针织的预成型件。
[0015]本专利技术的任何方面的某些实施方式可以提供以下优点中的一个或多个：
•
良好的冲击性能；
•
良好的抗穿透性；
•
良好的层间性质(例如，良好的层间剪切强度)；
•
能够在单件(例如T和X形状)和单个过程(例如无需分层以增加厚度)中将复杂的3D结构制成接近最终的形状；
•
良好的弯曲模量；
•
良好的抗压强度；
•
高度多孔，其可以例如减少树脂灌注时间；
•
减少增强纤维和/或SMA线的卷边。
[0016]本专利技术公开了以下技术方案。
[0017]方案1. 一种复合材料，所述复合材料包含其中嵌入有三维(3D)预成型件的聚合物基体，其中所述3D预成型件包含增强纤维和形状记忆合金(SMA)线，其中所述3D预成型件是完全交织的机织预成型件、完全编织的预成型件或完全针织的预成型件。
[0018]方案2. 根据方案1所述的复合材料，其中所述SMA线各自独立具有在预定的操作温度或其范围内实质上增强结构的冲击性能或抗穿透性的组成和比例。
[0019]方案3. 根据前述方案中任一项所述的复合材料，其中各SMA独立地选自包含以下的组：Ti
‑
Ni、Ti
‑
Ni
‑
Cu、Ti
‑
Ni
‑
Nb、Ti
‑
Ni
‑
Hf、Cu
‑
Zn
‑
Al、Cu
‑
Al
‑
Ni、Cu
‑
Al
‑
Zn
‑
Mn、Cu
‑
Al
‑
Ni
‑
Mn、Cu
‑
Al
‑
Mn
‑
Ni、Fe
‑
Mn
‑
Si、Fe
‑
Cr
‑
Ni
‑
Mn
‑
Si
‑
Co、Fe
‑
Ni
‑
Mn、Fe
‑
Ni
‑
C和Fe
‑
Ni
‑
Co
‑
Ti合金。
[0020]方案4. 根据前述方案中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料中的所述SMA线的体积分数在约2%至约25%范围内。
[0021]方案5. 根据方案2至4中任一项所述的复合材料，其中所述SMA线各自独立地具有
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，所述复合材料包含其中嵌入有三维(3D)预成型件的聚合物基体，其中所述3D预成型件包含增强纤维和形状记忆合金(SMA)线，其中所述3D预成型件是完全交织的机织预成型件、完全编织的预成型件或完全针织的预成型件。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述SMA线各自独立具有在预定的操作温度或其范围内实质上增强结构的冲击性能或抗穿透性的组成和比例。3.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其中各SMA独立地选自包含以下的组：Ti
‑
Ni、Ti
‑
Ni
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Cu、Ti
‑
Ni
‑
Nb、Ti
‑
Ni
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Hf、Cu
‑
Zn
‑
Al、Cu
‑
Al
‑
Ni、Cu
‑
Al
‑
Zn
‑
Mn、Cu
‑
Al
‑
Ni
‑
Mn、Cu
‑
Al
‑
Mn
‑
Ni、Fe
‑
Mn
‑
Si、Fe
‑
Cr
‑
Ni
‑
Mn
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：AD福尔曼，CB米克斯，R韦斯特，
申请(专利权)人：秦内蒂克有限公司，
类型：发明
国别省市：