[发明专利]分段层碳纤维预成型件

说明书

本公开涉及分段层碳纤维预成型件。本发明公开了一种用于碳‑碳复合材料的预成型件，该预成型件包括被堆叠并针刺在一起的多个纤维层，用于形成具有内径向截面和外径向截面的呈环带形状的预成型件。每个纤维层包括相应的多个织物片段，该相应的多个织物片段包含碳纤维或碳‑前体纤维中的至少一者。至少一个纤维层包括形成内径向截面的至少一部分的第一织物片段，第一织物片段限定第一片段平分线和第一纤维取向角度，和形成外径向截面的至少一部分的第二织物片段，第二织物片段限定第二片段平分线和第二纤维取向角度，其中第一片段平分线和第二片段平分线径向对准，并且第一纤维取向角度不同于第二纤维取向角度。

技术领域

本公开涉及碳-碳复合材料的制造，诸如由碳-碳复合材料制成的飞机制动盘的制造。

背景技术

碳-碳复合材料是包含基质的复合材料，该基质包含用碳纤维增强的碳。碳-碳(C-C)复合组分可用于许多高温应用中。例如，航空航天工业采用C-C复合组分作为商业和军用飞机的摩擦材料，诸如制动摩擦材料。

一些碳-碳复合材料，诸如用于航空航天工业的一些碳-碳复合制动盘，可由包括碳纤维层的多孔预成型件制造，该多孔预成型件可使用多种方法中的一种或多种来致密化，该方法包括化学气相沉积/化学气相渗透(CVD/CVI)、真空/压力渗透(VPI)或树脂传递模塑(RTM)，以用碳渗透多孔预成型件。在致密过程之前，一些预成型件可经受针刺工艺。

发明内容

在一些示例中，本公开描述了一种用于碳-碳复合材料的预成型件，该预成型件包括堆叠并针刺在一起以形成呈环带形状的预成型件的多个纤维层。环带包括限定内预成型件直径的内径向截面和限定外预成型件直径的外径向截面。该多个纤维层中的每个纤维层包括相应的多个织物片段，该相应的多个织物片段包括碳纤维或碳-前体纤维中的至少一者，其中该多个纤维层中的至少一个纤维层包括形成该内径向截面的至少一部分的第一织物片段，该第一织物片段限定第一片段平分线和第一纤维取向角度；和形成外径向截面的至少一部分的第二织物片段，该第二织物片段限定第二片段平分线和第二纤维取向角度。该第一片段平分线和第二片段平分线在至少一个纤维层内径向对准，并且该第一纤维取向角度不同于第二纤维取向角度。

在一些示例中，本公开描述了一种方法，该方法包括形成用于碳-碳复合材料的预成型件，其中形成预成型件包括堆叠和针刺多个织物片段以产生被针刺在一起以形成呈环带形状的预成型件的多个纤维层。环带包括限定内预成型件直径的内径向截面和限定外预成型件直径的外径向截面。该多个纤维层中的每个纤维层包括相应的多个织物片段，该相应的多个织物片段包括碳纤维或碳-前体纤维中的至少一者，其中该多个纤维层中的至少一个纤维层包括形成该内径向截面的至少一部分的第一织物片段，该第一织物片段限定第一片段平分线和第一纤维取向角度；和形成外径向截面的至少一部分的第二织物片段，该第二织物片段限定第二片段平分线和第二纤维取向角度，其中该第一片段平分线和第二片段平分线在至少一个纤维层内径向对准，并且其中第一纤维取向角度不同于第二纤维取向角度。

本公开的一个或多个示例的细节在以下附图和说明书中阐述。本公开的其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及从权利要求书中显而易见。

附图说明

图1为示出了车轮和制动器组件示例的概念图，该示例可包括根据本公开的技术和结构特征而形成的一个或多个盘式制动器。

图2为限定内径(ID)和外径(OD)两者的示例定子制动盘的示意透视图。

图3为可用来制造本文所述致密的C-C复合材料的示例纤维预成型件的示意透视图。

图4为可用来形成本文所述的不同类型的织物片段的示意图，包括图3的纤维预成型件的织物片段的示例织物。

图5为示例织物片段的示意性鸟瞰图。

图6A和图6B为可用来形成图3的纤维层的一部分的两组不同织物片段的示意性分解图。