[发明专利]碳纤维预制体

说明书

本发明涉及碳纤维预制体。在一些示例中，一种方法包括经由三维打印系统的打印头使树脂和多个碳纤维沉积来形成包括多个单个的碳纤维层的碳纤维预制体，其中，所述多个单个的碳纤维层中的每个单个的层包括树脂和碳纤维，并且其中，所述碳纤维预制体呈现出如下中的至少一种：在所述预制体内的非一致的树脂的成分、在所述预制体内的不同的碳纤维的类型、或者在所述预制体内的非一致的纤维取向。

技术领域

本公开涉及碳纤维预制体，例如，用于形成碳-碳复合材料的碳纤维预制体。

背景技术

碳纤维增强型碳材料，也被称为碳-碳（C-C）复合材料，是一种包括在碳材料的基体中被增强的碳纤维的复合材料。C-C复合材料能够用在许多高温应用中。例如，航空航天工业采用C-C复合材料作为用于商用和军用飞行器的摩擦材料，例如制动摩擦材料。

发明内容

描述了用于形成碳纤维预制体的设备、系统以及技术。还描述了从该技术中得到的示例的碳纤维预制体和碳-碳复合部件。在一些示例中，碳纤维预制体可以包括多个单个的层，每个层包括多个碳纤维和树脂。可以由三维打印系统的打印头来使树脂和多个碳纤维沉积。例如，可以经由打印头使树脂和碳纤维（例如作为包括与树脂混合的多个碳纤维的复合材料或作为涂覆有树脂的多个碳纤维）沉积在一起。附加地或替代地，可以经由打印头使树脂和碳纤维分开地进行沉积以形成碳纤维预制体的单个的层。

总体上，树脂和碳纤维的单个的层可以形成碳纤维预制体，该预制体呈现出如下中的至少一种：在预制体内的非一致的树脂的成分、在预制体内的不同的碳纤维的类型、或者在预制体内的非一致的纤维取向。例如，在碳纤维预制体的第一部分处的树脂可以不同于在碳纤维预制体的第二部分处的树脂。作为另外一个示例，在预制体的第一部分处的碳纤维的类型可以不同于在预制体的第二部分处的碳纤维的类型。作为另外一个示例，在预制体的第一部分处的碳纤维的取向（例如，相对于预制体的x-y平面）可以不同于在预制体的第二部分处的碳纤维的取向。如本文所使用的，碳纤维的取向可以指的是碳纤维的纵向轴线的取向。

可以例如经由化学气相渗透（CVI）/化学气相沉积（CVD）和或树脂致密化使碳纤维预制体致密化，以便形成致密化的C-C复合材料。可以选择如下中的至少一种来提供这样的致密化的C-C复合材料的一个或多个期望的性质：在预制体内的非一致的树脂的成分、在预制体内的不同的碳纤维的类型、或者在预制体内的非一致的纤维取向。例如，相比由不具有非一致的树脂的成分、不同的纤维的类型和/或不一致的纤维取向的碳纤维预制体形成的致密化的C-C复合材料，在预制体内的非一致的树脂的成分、在预制体内的不同的碳纤维的类型、或者在预制体内的非一致的纤维取向中的至少一种可以被构造成实现如下中的至少一种：修改由碳纤维预制体形成的致密化的C-C复合材料的摩擦性质、提高由碳纤维预制体形成的致密化的C-C复合材料的密度、或者提高由碳纤维预制体形成的致密化的C-C复合材料的强度。

在一个方面中，本公开涉及一种方法，所述方法包括经由三维打印系统的打印头使树脂和多个碳纤维沉积来形成包括多个单个的碳纤维层的碳纤维预制体，其中，所述多个单个的碳纤维层中的每个单个的层包括树脂和碳纤维，并且其中，所述碳纤维预制体呈现出如下中的至少一种：在所述预制体内的非一致的树脂的成分、在所述预制体内的不同的碳纤维的类型、或者在所述预制体内的非一致的纤维取向。

在另一个方面中，本公开涉及一种碳纤维预制体，所述碳纤维预制体包括多个单个的碳纤维层，其中，所述多个单个的层中的每个单个的层包括树脂和多个碳纤维，并且其中，所述碳纤维预制体呈现出如下的至少一种：在所述预制体内的非一致的树脂的成分、在所述预制体内的不同的碳纤维的类型、或者在所述预制体内的非一致的纤维取向。