带有纤维排列的复合材料制造技术

本发明专利技术涉及带有纤维排列的复合材料，具体而言，可为一种复合材料（１８０）提供独特的排列特性。该复合材料（１８０）可包括基体材料（１８４）和布置在该基体材料（１８４）中的多根纤维（１８２），其中多根纤维（１８２）以均匀的间隔（１８６）在基体材料（１８４）内磁性地排列。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题涉及一种复合材料。更特别地，本文公开的主题涉及在复合材料 中的纤维的排列。
技术介绍
复合材料通常被描述为由带有不同特性的两种或更多的构成材料制成的工程材 料。例如，复合材料可包括基体材料，该基体材料支承并环绕加强材料。在基体材料内的加 强材料的排列可影响总的材料质量，例如强度。不幸的是，加强材料的排列常为非均勻的， 导致了降低的材料质量。
技术实现思路
在下文概述了在范围上与最初要求权利的专利技术相称的特定实施例。这些实施例并 非意在限制该要求权利的专利技术的范围，而是这些实施例仅意在提供本专利技术的可能形式的简 要概述。实际上，该专利技术可包括多种形式，其可为类似于或不同于下文阐述的实施例。在第一实施例中，复合材料包括基体材料和布置在基体材料中的多根纤维。多根 纤维以均勻的间隔在基体材料内磁性地排列。在第二实施例中，复合材料包括基体材料和布置在基体材料中的多个加强元件。 多个加强元件的各加强元件包括布置在芯周围的磁性涂层。在第三实施例中，系统包括由复合材料制成的装置，其中复合材料包括基体材料 和布置在基体材料中的多个加强元件。多个加强元件的各加强元件包括布置在芯周围的磁 性涂层。该磁性涂层包括布置在粘合剂材料中的多个磁性颗粒。附图说明本专利技术的这些和其它特征、方面以及优点在参考所附的图来阅读下文的详细描述 之后将变为更好地理解，贯穿所附的图类似的符号代表类似的部件，其中图1是涡轮机系统的方框图，该涡轮机系统具有多种部件，这些部件由根据本技 术的一个实施例的独特地自排列的复合材料制成；图2是如在图1中所示的涡轮机的部分横截面侧视图，该涡轮机具有多种部件，这 些由根据本技术的一个实施例的独特地自排列的复合材料制成；图3是流程图，其图解了在根据本技术的一个实施例的独特地自排列的复合材料 的基体材料中的加强纤维的磁性排列；图4是取自图3的线4-4内的自排列的复合材料的一个实施例的示意图，图解了 带有产生自排列磁力的磁体的加强纤维；图5是取自图3的线4-4内的自排列的复合材料的一个实施例的示意图，图解了 带有被涂层环绕的磁芯的加强纤维；图6是取自图3的线4-4内的自排列的复合材料一个实施例的示意图，图解了带有被磁性涂层环绕的芯的加强纤维；以及 图7是取自图3的线4—4内的自排列的复合材料一个实施例的示意图，图解了带有被磁性涂层和外部涂层环绕的芯的加强纤维。 部件清单 10 涡轮机系统 12 涡轮发动机 14负荷 16空气进口 18压缩机 20燃料喷嘴 22燃烧器 24涡轮 26排气装置 28空气 30压缩空气 32燃料 34箭头 36轴 40转子 42定子 44涡轮机级 46涡轮机叶片 48叶轮 50定子叶片 52壳 54外部壳 56内部衬里 58挂钩 60护罩段 62和64钩 66和68互补的钩 70间隙 160方法 162未排列的复合材料 164随机地间隔的加强纤维 1 66基体材料 168宽间隔 170窄间隔 (方框172) 复合材料的磁性地排列的纤维180自排列的复合材料182均勻地间隔的纤维184基体材料186均勻的间隔188磁体190自排列磁力192外部200磁芯202涂层204厚度206直径210-I-H 心212磁性涂料214厚度216直径220-I-H 心222磁性涂层224外部涂层226厚度228直径具体实施例方式本专利技术的一个或更多的特定实施例将在下文描述。为了提供这些实施例的简明描 述，在本说明书中可能不描述实际实施方式的全部特征。应意识到的是，如同在任何工程或 设计项目中一样，在任何此类实际实施方式的开发中必须做出很多实施方式特定的决定来 达到开发者的特定目标，例如遵从系统相关和商业相关的约束，其可从一个实施方式到另 一个实施方式而改变。此外，应意识到的是此类开发的努力可为复杂且耗时的，然而对受益 于此公开那些本领域技术人员来说，仍然将是设计、建造和制造的常规任务。当介绍本专利技术的不同的实施例的要件时，词语“一”、“一个”、“该”、和“所述”意在 意味着存在一个或更多的要件。用语“包括”、“包含”和“具有”意在为包括性的，并且意味 着可存在不同于列出的要件的另外的要件。在特定实施例中，如在下文中详细论述的，独特地自排列的复合材料包括基体材 料，该基体材料支承并环绕加强材料(例如，多个分布的元件)，其中加强材料在基体材料 内磁性地排列。该加强材料可包括颗粒、纤维或任何其它合适的加强元件。磁力可被内部 地或外部地应用来以期望的排列(例如，均勻的间隔)在基体材料内排列加强材料。例如， 在特定实施例中，加强材料可包括磁性材料来限定磁场，以使得加强材料能够在基体材料 中自排列。该磁性材料可多达加强材料的百分之100。然而，加强材料的实施例可包括少于 大约百分之5、10、15、20、25、30、40或50的磁性材料。加强材料的一个实施例包括被一个 或更多的涂层环绕的磁芯。强化材料的另一实施例包括被包括磁性涂层的一个或更多的涂层环绕的芯。如所意识到的，由此磁性材料产生的磁场使加强材料能够在基体材料内自排 列形成均勻的间隔，由此显著地改善了总的材料质量，例如强度。图1是涡轮机系统10的一个实施例的方框图，其可包括由如下文描述的独特地自 排列的复合材料建造的多种部件。在该图解的实施例中，涡轮机系统10包括联接至负荷 14(例如发电机)的涡轮发动机12。在一个实施例中，涡轮发动机12可为由南卡罗莱纳州 格林维尔的通用电气公司制造的7FA燃气涡轮发动机。涡轮发动机12包括空气进口 16、 压缩机18、一个或多个燃料喷嘴20、燃烧器22、涡轮24和排气装置26。如所意识到的，压 缩机18可包括任何数目的级(例如1至20个级)的在护罩中可旋转的压缩机叶片。同样 地，涡轮24可包括任何数目的级(例如1至20个级)的在护罩中可旋转的涡轮叶片。燃 烧器22也可包括单独的燃烧器或多个燃烧器(例如，2个至10个)。在运行中，涡轮发动机12通过空气进口 16和压缩机18发送空气28，这产生用于 燃烧和冷却流的压缩空气30。在该图解的实施例中，燃料喷嘴20接收压缩空气30和燃料 32的至少一部分，其然后如由箭头34所示被弓I导进入燃烧器22的燃烧区。压缩空气30的 一部分也可出于冷却目的沿着燃烧器22和/或涡轮24流动。在燃烧器22的内部，空气30 和燃料32混合并燃烧来产生热的燃烧产物，其然后流入并通过涡轮24和排气装置26。这 些燃烧气体驱动涡轮叶片在涡轮24内转动，由此驱动轴36来使压缩机18和负荷14旋转。图2是图1的涡轮24的一个实施例的部分横截面视图。在该图解的实施例中，涡 轮24包括被定子42圆周地环绕的转子40，其中涡轮24包括多个轴向地隔开的涡轮级44。 在各级44中，转子40包括以圆周的排列安装在叶轮48周围的多个涡轮叶片46，并且定子 42包括以类似的圆周排列安装在壳52周围的多个定子导叶50。该图解的壳52包括外部 壳54和内部衬里56，其中外部壳54具有支承护罩段60的多个吊钩58。特别地，各吊钩58 包括一对钩62和64，其与相应护罩段60的互补的钩66和68配合。这些护罩段60通常与 各级44中的涡轮叶片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料（１８０），包括：基体材料（１８４）；以及多根纤维（１８２），其布置在所述基体材料（１８４）中，其中，所述多根纤维（１８２）以大体上均匀的间隔（１８６）在所述基体材料（１８４）内磁性地排列。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HC罗伯茨，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]