具有可變編號(hào)紗線的纖維結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于增強(qiáng)復(fù)合材料部件的纖維結(jié)構(gòu)(S1)，所述結(jié)構(gòu)通過(guò)在沿著第一方向延伸的多個(gè)第一線層(t10，t20，t30)與沿著第二方向延伸的多個(gè)第二線層(10，20，30)之間進(jìn)行多層編織而編織成單一件。多個(gè)第二線層包括至少一個(gè)可變數(shù)量的線層(10)，每個(gè)可變數(shù)量的線由每個(gè)具有確定數(shù)量的單一線(11,12)的可分離組件形成。纖維結(jié)構(gòu)(S1)包括至少一個(gè)具有減小厚度的部分(2G)，其中可變數(shù)量線(10)具有少于由在所述減小厚度部分之前所提供的數(shù)量。
【專利說(shuō)明】具有可變編號(hào)紗線的纖維結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由復(fù)合材料制成的部件，并且更特別地涉及制造這種部件的增強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明的特定應(yīng)用領(lǐng)域涉及制造結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的部件，即具有由基質(zhì)增密的纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的部件。復(fù)合材料使得可以制作具有少于當(dāng)由金屬制成時(shí)的相同部件的整體重量的部件。
[0003]在通過(guò)多層編織制造纖維結(jié)構(gòu)以生產(chǎn)用于復(fù)合材料部件的纖維增強(qiáng)材料的情況下，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，需要在該結(jié)構(gòu)的編織過(guò)程中在經(jīng)線方向和緯線方向內(nèi)取出紗線以匹配部件厚度的減小，如在葉片的緊固中或在葉片的后緣，以獲得具有葉片的準(zhǔn)最終形狀和尺寸的纖維預(yù)制件(即，這代表其“凈形”)。
[0004]在具有大量紗線層的纖維結(jié)構(gòu)的部分中，抽出紗線對(duì)改變纖維的密度幾乎沒(méi)有影響，該密度保持相對(duì)穩(wěn)定。然而，一旦層數(shù)顯著地降低，例如當(dāng)僅保留四個(gè)或更少緯線層或經(jīng)線層，那么當(dāng)紗線層抽出時(shí)，纖維密度的變化變得太大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此需要能夠帶有待制成復(fù)合材料部件的準(zhǔn)最終形狀和尺寸的纖維結(jié)構(gòu)，特別是在厚度減小的其部分中，而在這種部分中具有變化最小的纖維密度。
[0006]為此，本發(fā)明提供一種用于增強(qiáng)復(fù)合材料部件的纖維結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)通過(guò)沿著第一方向延伸的第一多層紗線與沿著第二方向延伸的第二多層紗線之間進(jìn)行多層編織而被編織為單一件，
[0007]所述結(jié)構(gòu)的特征在于，所述多個(gè)第一紗線層與所述多個(gè)第二紗線層中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)可變重量的紗線層，每個(gè)可變重量紗線由每個(gè)具有確定重量的單獨(dú)紗線的可分離組件組成；以及
[0008]其中，所述纖維結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)減小厚度的部分，在該減小厚度的部分中可變重量紗線具有的重量小于在所述減小厚度部分之前所述可變重量紗線所具有的重量。
[0009]通過(guò)使用可變重量的紗線，可以根據(jù)小厚度的結(jié)構(gòu)部分的紗線層數(shù)量的減少來(lái)調(diào)整紗線的重量，從而控制纖維密度的變化，這樣使這種變化最小化。組成可變重量紗線的單位紗線可從纖維結(jié)構(gòu)中逐步取出，因此使得可避免纖維密度的任何突然變化，特別是在包括少量紗線層的厚度小的部分中。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)特定方面，可變重量紗線的每個(gè)單獨(dú)紗線的重量是所述可變重量紗線重量的除數(shù)。
[0011]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，可變重量紗線選自以下類型的紗線中的至少一個(gè):捻合紗線、合股紗線以及包層紗線。
[0012]在本發(fā)明的又一個(gè)方面，每個(gè)可變重量紗線具有48K的初始重量，并且它由單獨(dú)紗線的以下可分離組件組成:
[0013].每個(gè)重24K的兩個(gè)單獨(dú)紗線；
[0014].包括一個(gè)重24K的和其他兩個(gè)各重12K的三個(gè)單獨(dú)紗線；以及
[0015]以及
[0016].每個(gè)重12K的四個(gè)紗線。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的特定特征，在減小厚度的部分中，所述纖維結(jié)構(gòu)具有三層第一多層紗線和兩層第二多層紗線。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一特定特征，該減小厚度的部分包括至少一個(gè)區(qū)域，從該區(qū)域開(kāi)始的第一或第二多層紗線中的一層中斷，所述中斷的紗線層此后在減小厚度部分中由與所述中斷層相鄰的一層可變重量紗線的單獨(dú)紗線所代替。
[0019]本發(fā)明還提供了一種包括由基質(zhì)增密的本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料部件。特別地，該部件可構(gòu)成航空引擎的葉片。
[0020]本發(fā)明還提供了一種裝配有本發(fā)明的多個(gè)葉片的渦輪螺旋槳引擎。
[0021]本發(fā)明還提供了一種裝配有本發(fā)明的至少一個(gè)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的航空器。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]從對(duì)作為非限定性例子給出并參照附圖的本發(fā)明特定實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)變得明顯，其中:
[0023]圖1是示出在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中用于制造航空引擎葉片的纖維結(jié)構(gòu)的多層編織的圖解視圖；
[0024]圖2A至2H示出了在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中在形成待制造葉片的后緣的圖1纖維結(jié)構(gòu)的一部分的緯線區(qū)段中的八個(gè)連續(xù)的編織平面；
[0025]圖3A至3H示出了在本發(fā)明另一實(shí)施例中在形成待制造葉片的后緣的圖1纖維結(jié)構(gòu)的一部分的緯線區(qū)段中的八個(gè)連續(xù)的編織平面；
[0026]圖4A至4H示出了在本發(fā)明另一實(shí)施例中在形成待制造葉片的后緣的圖1纖維結(jié)構(gòu)的一部分的緯線區(qū)段中的八個(gè)連續(xù)的編織平面；
[0027]圖5A至5H示出了在本發(fā)明另一實(shí)施例中在形成待制造葉片的后緣的圖1纖維結(jié)構(gòu)的一部分的緯線方向上的八個(gè)連續(xù)的編織平面；
[0028]圖6是從圖1的纖維結(jié)構(gòu)獲得的葉片纖維預(yù)制件的圖解立體圖；以及
[0029]圖7是通過(guò)用基質(zhì)使圖6的預(yù)制件增密而獲得的復(fù)合材料葉片的圖解立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明通常應(yīng)用于制造適于構(gòu)成纖維增強(qiáng)部的被稱為預(yù)制件的纖維結(jié)構(gòu)，用于制造復(fù)合材料部件，特別是航空引擎葉片，通過(guò)用基質(zhì)增密纖維結(jié)構(gòu)獲得該部件。通常，對(duì)于所使用的達(dá)到相對(duì)較低溫度的復(fù)合材料(通常達(dá)到300°C )，基質(zhì)由樹脂制成，或?qū)τ跓峤Y(jié)構(gòu)復(fù)合材料，基質(zhì)由例如碳或陶瓷的耐火材料制成。
[0031]圖1是用于形成航空引擎葉片的纖維增強(qiáng)材料的纖維結(jié)構(gòu)200的高度圖解視圖。
[0032]纖維結(jié)構(gòu)200通過(guò)使用提花機(jī)類型的織布機(jī)以已知的方式進(jìn)行多層編織來(lái)獲得，所述提花機(jī)類型的織布機(jī)具有組織為多層的一捆經(jīng)紗或股線201，所述經(jīng)紗或股線201由同樣地被布置為多層的緯紗202互聯(lián)。
[0033]纖維結(jié)構(gòu)200以通常沿著對(duì)應(yīng)于待制造葉片的縱向方向的X方向延伸的條帶形式被編織。纖維結(jié)構(gòu)具有以根據(jù)待制造的葉片的翼型的縱向厚度來(lái)確定的方式變化的厚度。在形成根部預(yù)制件的其部分中，纖維結(jié)構(gòu)200具有額外厚度203，該厚度203根據(jù)待制造以及可例如通過(guò)使用更大重量的紗線或使用插入件來(lái)實(shí)施的葉片根部厚度來(lái)確定。纖維結(jié)構(gòu)200通過(guò)形成葉片柄部的降低厚度部分204延長(zhǎng)，在該降低厚度部分204之后是形成葉片翼型的部分205。沿著垂直于方向X的方向，部分205具有厚度在形成葉片前緣的其邊緣205a與形成待制造的葉片后緣的其邊緣205b之間變化的輪廓。
[0034]特別地在以下文獻(xiàn)中詳細(xì)地描述了制造用于形成航空引擎葉片的纖維增強(qiáng)件的纖維預(yù)制件的例子:US7101154, US7241112以及W02010/061140，其內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。
[0035]在以下描述的例子中，使用緞紋類型編織來(lái)制造纖維結(jié)構(gòu)的外表面或“外皮”，而使用如在文獻(xiàn)W02006/136755中所描述的互鎖類型編織制造該結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，其內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。這里使用術(shù)語(yǔ)“互鎖”是指一種編織，其中每個(gè)經(jīng)紗層使用在編織平面內(nèi)具有相同運(yùn)動(dòng)的給定經(jīng)線柱中的所有經(jīng)線互鎖多個(gè)緯紗層。
[0036]可特別地，但不僅限于，使用碳或如碳化硅的陶瓷制成的纖維編織本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)。纖維結(jié)構(gòu)中的纖維密度根據(jù)在所考慮的結(jié)構(gòu)的位置處出現(xiàn)的紗線的密度局部地確定。纖維結(jié)構(gòu)200被編織成單一件，并且在切斷無(wú)紡布紗線后，它具有葉片的準(zhǔn)最終形狀和尺寸(即“凈形”)。為此目的，在其中纖維結(jié)構(gòu)的厚度減小的部分中，如定位在該結(jié)構(gòu)的邊緣205a與205b之間的部分中，通過(guò)在編織過(guò)程中逐漸抽出經(jīng)線層和緯線層來(lái)減小預(yù)制件的厚度。
[0037]根據(jù)本發(fā)明，使用包括至少一些所謂“可變重量”紗線的紗線編織該纖維結(jié)構(gòu)，SP由單獨(dú)紗線的可分離組件組成的紗線，每個(gè)紗線均具有確定的重量，所有單獨(dú)紗線的重量之和組成給出最初重量的可變重量紗線。
[0038]紗線的重量對(duì)應(yīng)于其尺寸(并根據(jù)構(gòu)成紗線的材料類型,其密度會(huì)改變，因此對(duì)于給定重量所占據(jù)的體積會(huì)不同)，而且它可以不同方式限定。特別地，它可以以紗線的每單位長(zhǎng)度的重量來(lái)定義，其通常以tex來(lái)表示，對(duì)應(yīng)于1000米紗線的以克為單位的重量，或以對(duì)應(yīng)于10000米紗線的重量(克)的decitex(dtex)來(lái)表示。紗線的重量也可以根據(jù)組成它的細(xì)絲的數(shù)量來(lái)定義。在這種情況下，紗線的重量用對(duì)應(yīng)于每條紗線中數(shù)千細(xì)絲的數(shù)目的“K”來(lái)表示。例如IK紗線具有1000條細(xì)絲。其他計(jì)量單位也可用于給出紗線的重量，例如表達(dá)每克紗線所表示的米數(shù)的其公制支數(shù)(Nm)。
[0039]在本發(fā)明中，組成可變重量紗線的單獨(dú)紗線可以不同方式組裝在一起。特別地，可變重量紗線可以是通過(guò)將多個(gè)單獨(dú)紗線結(jié)合而沒(méi)有明顯捻合所產(chǎn)生的組裝紗線。
[0040]當(dāng)通過(guò)抽出紗線層減小纖維結(jié)構(gòu)的厚度以使在這些減小厚度部分的纖維密度的變化最小化時(shí)，可變重量紗線的重量有利地減小。當(dāng)纖維結(jié)構(gòu)減少到四層(緯線或經(jīng)線)甚至更少時(shí)，優(yōu)選的是減小可變重量紗線的重量。該減小可同樣適用于經(jīng)紗、緯紗或經(jīng)紗和緯紗。可變重量紗線的重量從其減小的纖維紋理的位置獨(dú)立于以下位置，在該位置中取出一個(gè)紗線層(經(jīng)線或緯線)以縮小結(jié)構(gòu)。
[0041]如以下所解釋的那樣，對(duì)于在紗線層中的紗線，可變重量紗線可用于實(shí)施從纖維結(jié)構(gòu)逐步的退出?？勺冎亓考喚€也可用于代替已經(jīng)完全地從纖維結(jié)構(gòu)取出的鄰近層的紗線，可變重量紗線的一些單獨(dú)紗線保存在它們最初所屬于的層中以繼續(xù)編織該層，而另外的單獨(dú)紗線偏斜以繼續(xù)編織該結(jié)構(gòu)的被取出的相鄰層。
[0042]以下描述了根據(jù)本發(fā)明用于構(gòu)造復(fù)合材料葉片中增強(qiáng)部的纖維結(jié)構(gòu)的例子。在所有這些例子中，在提花類型織機(jī)上實(shí)施編織。
[0043]例子I
[0044]圖2A至2H示出了通過(guò)多層編織獲得的纖維結(jié)構(gòu)SI的一部分的八個(gè)連續(xù)的編織平面，緯紗以截面示出。所示出的纖維結(jié)構(gòu)SI的部分對(duì)應(yīng)于定位在復(fù)合材料葉片后緣處的纖維增強(qiáng)部的部分，如圖1中纖維結(jié)構(gòu)200的部分205b。圖2A至2H示出的八個(gè)編織平面對(duì)應(yīng)于在結(jié)構(gòu)SI的編織過(guò)程中的八個(gè)連續(xù)變化階段。這八個(gè)平面不完全地限定結(jié)構(gòu)SI的編織。
[0045]在圖2A至2E中，纖維結(jié)構(gòu)具有三個(gè)緯紗層t10、t20和t30。在圖2F中，抽出層t20的半層以在結(jié)構(gòu)SI中僅留下半層t’2(l。在圖2G至2H中，抽出半層t’2(l以在結(jié)構(gòu)SI中僅留下兩層t1(l和t3(l。
[0046]在圖2A至2H所示的平面中，使用三個(gè)經(jīng)紗10、20和30來(lái)編織緯紗或半個(gè)緯線層，使用緞紋類型織物編織經(jīng)紗10和30以及使用互鎖類型織件編織經(jīng)紗20。經(jīng)紗20和30是重量為48K的紗線，而經(jīng)紗10是由兩個(gè)單獨(dú)紗線11和12的可分離組件組成的可變重量紗線，每個(gè)紗線均具有24K的重量。
[0047]在圖2G中，可變重量紗線10的單獨(dú)紗線11從結(jié)構(gòu)SI中取出，繼續(xù)用重24K的另一單獨(dú)紗線12進(jìn)行編織。
[0048]例子2
[0049]圖3A至3H示出了通過(guò)多層編織獲得的纖維結(jié)構(gòu)S2的一部分的八個(gè)連續(xù)的編織平面，緯紗以截面示出。所示出的纖維結(jié)構(gòu)S2的部分對(duì)應(yīng)于定位在復(fù)合材料葉片后緣處的纖維增強(qiáng)部的部分，如圖1中纖維結(jié)構(gòu)200的部分205b。圖3A至3H示出的八個(gè)編織平面對(duì)應(yīng)于在結(jié)構(gòu)S2的編織過(guò)程中的八個(gè)連續(xù)變化階段。這八個(gè)平面不完全地限定結(jié)構(gòu)S2的編織。
[0050]在圖3A至3D中，纖維結(jié)構(gòu)具有三個(gè)緯紗層t4Q、t50和t6Q。在圖3E中，抽出層t5Q的半層以在結(jié)構(gòu)S2中僅留下半層t’5(l。在圖3F至3H中，抽出半層t’5(l以在結(jié)構(gòu)S2中僅留下兩層t4(l和t6(l。
[0051]在圖3A至3H所示的平面中，使用三個(gè)經(jīng)紗40、50和60編織緯紗或半個(gè)緯紗層，用緞紋類型織物編織經(jīng)紗40和60以及用互鎖型編織件來(lái)編織經(jīng)紗50。經(jīng)紗40和50是可變重量紗線，每個(gè)經(jīng)紗均包括兩個(gè)單獨(dú)紗線41&42以及51&52的各自可分離組件，每個(gè)單獨(dú)紗線重24K。經(jīng)紗60是重量為48K的紗線。
[0052]在圖3F中，可變重量紗線40的單獨(dú)紗線41從結(jié)構(gòu)S2中取出，繼續(xù)使用重24K的另一單獨(dú)紗線42進(jìn)行編織。在圖3F中，可變重量紗線40的單獨(dú)紗線41從結(jié)構(gòu)S2中取出，繼續(xù)用重24K的另一單獨(dú)紗線42進(jìn)行編織。在圖3G中，可變重量紗線50的單獨(dú)紗線51從結(jié)構(gòu)S2中取出，繼續(xù)用重24K的另一單獨(dú)紗線52進(jìn)行編織。
[0053]例子3
[0054]圖4A至4H示出了通過(guò)多層編織獲得的纖維結(jié)構(gòu)S3的一部分的八個(gè)連續(xù)的編織平面，緯紗以截面示出。所示出的纖維結(jié)構(gòu)S3的部分對(duì)應(yīng)于定位在復(fù)合材料葉片后緣處的纖維增強(qiáng)部的部分，如圖1中纖維結(jié)構(gòu)200的部分205b。圖4A至4H示出的八個(gè)編織平面對(duì)應(yīng)于在結(jié)構(gòu)S3的編織過(guò)程中的八個(gè)連續(xù)變化階段。這八個(gè)平面不完全地限定結(jié)構(gòu)S3的編織。
[0055]在圖4A至4C中，纖維結(jié)構(gòu)具有三個(gè)緯紗層t7(l、t80和t9(l。在圖4D中，抽出層t8(l的半層以在結(jié)構(gòu)S3中僅留下半層t’8(l。在圖4F至4H中，抽出半層t’8(l以在結(jié)構(gòu)S3中僅留下兩層t7(l和t9(l。
[0056]在圖4A至4H所示的平面中，使用三個(gè)經(jīng)紗70、80和90編織緯線或半個(gè)緯紗層，使用緞紋類型織物編織經(jīng)紗70和90以及使用互鎖類型編織件編織經(jīng)紗80。經(jīng)紗70、80和90是可變重量紗線，每個(gè)紗線均由兩個(gè)單獨(dú)紗線71&72、81&82以及91&92的各自可分離組件組成，每個(gè)單獨(dú)紗線重24K。
[0057]在圖4E中，可變重量紗線70的單獨(dú)紗線71從結(jié)構(gòu)S3中取出，繼續(xù)使用重24K的另一單獨(dú)紗線72進(jìn)行編織。在圖4F中，可變重量紗線80的單獨(dú)紗線81從結(jié)構(gòu)S3中取出，繼續(xù)使用重24K的另一單獨(dú)紗線82進(jìn)行編織。在圖4G中，可變重量紗線90的單獨(dú)紗線91從結(jié)構(gòu)S3中取出，繼續(xù)使用重24K的另一單獨(dú)紗線92進(jìn)行編織。
[0058]例子4
[0059]圖5A至5H示出了通過(guò)多層編織獲得的纖維結(jié)構(gòu)S4的一部分的八個(gè)連續(xù)的編織平面，緯紗以截面示出。所示出的纖維結(jié)構(gòu)S4的部分對(duì)應(yīng)于定位在復(fù)合材料葉片后緣處的纖維增強(qiáng)部的部分，如圖1中纖維結(jié)構(gòu)200的部分205b。圖5A至5H示出的八個(gè)編織平面對(duì)應(yīng)于在結(jié)構(gòu)S4的編織過(guò)程中的八個(gè)連續(xù)變化階段。這八個(gè)平面不完全地限定結(jié)構(gòu)S4的編織。在圖5A和5B中，纖維結(jié)構(gòu)包括三個(gè)緯紗層t12(l。在圖5C中，抽出層tllO的半層以在結(jié)構(gòu)S4中僅留下半層在圖至5H中，抽出半層以在結(jié)構(gòu)S4中僅留下兩層和t12(l。
[0060]在圖5A至5F所示的平面中，使用三個(gè)經(jīng)紗100、110和120編織緯紗或半個(gè)緯紗層，使用緞紋類型編織件編織經(jīng)紗100和120以及使用互鎖型編織件編織經(jīng)紗110。
[0061]經(jīng)紗100是由每個(gè)重12K的四個(gè)單獨(dú)紗線101至104的可分離組件組成的可變重量紗線。經(jīng)紗110和120是由每個(gè)重24K的分別兩個(gè)單獨(dú)紗線111&112或121&122的可分
離組件組成的可變重量紗線。
[0062]在圖中，可變重量紗線100的單獨(dú)紗線101從結(jié)構(gòu)S4中取出，繼續(xù)使用每個(gè)重12K的三個(gè)剩余單獨(dú)紗線102、103和104編織。
[0063]在圖5E中，可變重量紗線110的單獨(dú)紗線111從結(jié)構(gòu)S4中取出，繼續(xù)使用重24K的另一單獨(dú)紗線112編織。
[0064]在圖5F中，可變重量紗線120的單獨(dú)紗線121從結(jié)構(gòu)S4中取出，繼續(xù)使用重24K的另一單獨(dú)紗線122編織。
[0065]在圖5G中，單獨(dú)紗線112從結(jié)構(gòu)S4中取出，這樣不再存在源自可變重量紗線110的任何單獨(dú)紗線。通過(guò)每個(gè)重12K的單獨(dú)紗線103和104繼續(xù)單獨(dú)紗線112在芯心內(nèi)的編織,而通過(guò)重12K的單獨(dú)紗線102繼續(xù)在外皮內(nèi)的編織。
[0066]一旦已經(jīng)完成纖維結(jié)構(gòu)的編織，切斷無(wú)紡布紗線，并且特別地已經(jīng)從紋理中在抽出部件中以表面連續(xù)性和以表面不連續(xù)性取出的這些。這產(chǎn)生了圖6所示的纖維預(yù)制件300，該預(yù)制件編織成單一件。
[0067]此后增密纖維預(yù)制件300以形成如圖7所示復(fù)合材料的葉片10。通過(guò)在其全部或部分體積中使用構(gòu)造該基質(zhì)的材料在預(yù)制件的孔中進(jìn)行填充來(lái)對(duì)構(gòu)造待制造部件的纖維增強(qiáng)部的纖維預(yù)制件進(jìn)行增密?？墒褂靡后w技術(shù)或氣體技術(shù)(化學(xué)氣相滲透技術(shù)(CVI))，或者確實(shí)通過(guò)相繼地使用這兩種技術(shù)以已知的方式實(shí)施這種增密。
[0068]該液體技術(shù)包括使用包括基質(zhì)材料前體的液體成分來(lái)浸潰預(yù)制件。該前體通常采取例如可在溶劑中稀釋的高性能環(huán)氧樹脂等聚合物的形式。預(yù)制件放置在適于使用具有最終成型葉片形狀的凹口以密封方式封閉的模具中。此后，模具封閉并且基質(zhì)(例如樹脂)的液體前體注入到整個(gè)凹槽中，以浸潰該預(yù)制件的所有纖維結(jié)構(gòu)。
[0069]前體轉(zhuǎn)化為基質(zhì)，S卩，其通過(guò)應(yīng)用熱處理，通常通過(guò)在取消任何溶劑并固化聚合物后加熱模具而被聚合，預(yù)制件繼續(xù)被保持在具有對(duì)應(yīng)于待制造部件的形狀模具中。
[0070]當(dāng)形成碳或陶瓷的基質(zhì)時(shí)，該熱處理包括熱裂解前體以根據(jù)所使用的前體和根據(jù)熱裂解條件將基質(zhì)轉(zhuǎn)換為碳或陶瓷基質(zhì)。借助于例子，陶瓷(特別是碳化硅)的液體前體可以是聚碳硅烷(PCS)類型，或聚鈦碳硅烷(PTCS)類型，或聚硅氮烷(PSZ)類型的樹脂，而碳的液體前體可以是具有相對(duì)較高焦炭含量的樹脂，例如酚醛樹脂。可實(shí)施每個(gè)從浸潰到熱處理的多個(gè)連續(xù)循環(huán)以實(shí)現(xiàn)所需的致密度。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，特別是當(dāng)形成有機(jī)基質(zhì)時(shí)，可通過(guò)眾所周知的樹脂轉(zhuǎn)換成型(RTM)方法來(lái)增密纖維預(yù)制件。在RTM方法中，纖維預(yù)制件放置在具有待制造部件外形的模具中。熱固性樹脂注入到包含纖維預(yù)制件的模具的內(nèi)側(cè)容積中。通常在樹脂注入位置和用于排出樹脂的孔之間的所述內(nèi)部空間內(nèi)形成壓力梯度，以控制和優(yōu)化預(yù)制件由樹脂浸潰的方式。
[0072]以已知方式，也可使用基質(zhì)的化學(xué)氣相滲透技術(shù)(CVI)的氣態(tài)技術(shù)來(lái)增密纖維預(yù)制件。對(duì)應(yīng)于待制造葉片的纖維增強(qiáng)部的纖維預(yù)制件放置在反應(yīng)氣體進(jìn)入其中的爐內(nèi)。與特定于導(dǎo)致沉積僅發(fā)生在材料表面上的化學(xué)氣相滲透技術(shù)(CVD)方法的壓力和溫度條件相比，爐內(nèi)側(cè)存在的壓力和溫度以及氣體的成分以能使氣體在預(yù)制件的氣孔內(nèi)擴(kuò)散的方式選擇，以通過(guò)將固體材料沉積在與纖維接觸的材料核心中而在其中形成基質(zhì)，該固體材料是分解氣體部件的產(chǎn)物或是在多個(gè)部件之間反應(yīng)的產(chǎn)物。。
[0073]碳化硅基質(zhì)可以使用通過(guò)MTS的分解給出SiC的甲基三氯硅烷(MTS)而形成，而碳基質(zhì)可使用例如通過(guò)裂化產(chǎn)生碳的甲烷和/或丙烷等的碳?xì)浠衔餁怏w獲得。
[0074]還可以通過(guò)結(jié)合液體和氣體技術(shù)以有利于實(shí)施、限制成本并限制制造周期數(shù)來(lái)實(shí)施增密，同時(shí)還獲得滿足指定應(yīng)用的特征。
[0075]在增密后，獲得了如圖7所示的復(fù)合材料葉片400，所述葉片在由額外厚度203的纖維結(jié)構(gòu)200構(gòu)成的其底部部分中包括根部403，其通過(guò)該結(jié)構(gòu)200的減小厚度部分204所形成的柄部404，以及通過(guò)由纖維結(jié)構(gòu)200的部分205所形成的翼型405延伸，并相對(duì)于前緣405a和后緣405b之間葉片的縱向方向垂直地延伸。
【權(quán)利要求】
1.一種用于增強(qiáng)復(fù)合材料部件的纖維結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)通過(guò)沿著第一方向延伸的多個(gè)第一紗線層和沿著第二方向延伸的多個(gè)第二紗線層之間的多層編織而被編織為單一件， 其特征在于，多個(gè)第一和多個(gè)第二紗線層中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)可變重量的紗線層，每個(gè)可變重量紗線由每個(gè)具有確定重量的單獨(dú)紗線的可分離組件組成；以及 所述纖維結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)減小厚度的部分，在該減小厚度的部分中，可變重量紗線具有小于由在所述減小厚度的部分之前的所述可變重量紗線所具有的重量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，可變重量紗線的每個(gè)單獨(dú)紗線的重量是所述可變重量紗線的重量的除數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該可變重量紗線是組裝的紗線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)可變重量紗線均具有48K的初始重量，并且它由單獨(dú)紗線的以下可分離組件中的一個(gè)組成: ?每個(gè)重24K的兩個(gè)單獨(dú)紗線； ?包括一個(gè)重24K的和其他兩個(gè)每個(gè)重12K的三個(gè)單獨(dú)紗線；以及 ?四個(gè)每個(gè)重12K的紗線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，在該減小厚度的部分中，所述纖維結(jié)構(gòu)具有三層第一多層紗線和兩層第二多層紗線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該減小厚度的部分包括至少一個(gè)區(qū)域，從該區(qū)域開(kāi)始的一層第一或第二多層紗線被中斷，所述中斷的紗線層此后在該減小厚度的部分中由與所述中斷層相鄰的一層可變重量紗線的單獨(dú)紗線所代替。
7.一種包括由樹脂基質(zhì)增密的纖維增強(qiáng)部的復(fù)合材料部件，其中該纖維增強(qiáng)部由根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的纖維結(jié)構(gòu)形成并由一基質(zhì)增密。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，它構(gòu)成一航空引擎的葉片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的部件，其特征在于，所述纖維結(jié)構(gòu)的減小厚度的部分對(duì)應(yīng)于形成所述葉片后緣的纖維增強(qiáng)部的部分。
10.一種渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求9所述的葉片。
11.一種航空器，其裝配有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求10所述的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。
【文檔編號(hào)】B29C70/24GK103998664SQ201280062067
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月14日
【發(fā)明者】布魯諾·杰克斯·杰拉德·達(dá)米布瑞恩, 多米尼克·酷派, 喬納森·戈林, 布洛克·吉爾伯特森, 吉恩-諾爾·馬修 申請(qǐng)人:斯奈克瑪