[发明专利]一种连续引纤预制体的制备方法

说明书

本发明公开了一种连续引纤预制体的制备方法，包括以下步骤：(1)先根据产品尺寸构建三维立体矩形方阵；(2)将平面纤维束层层正交连续引入矩形方阵槽内；(3)引入平面纤维束到指定的层数后经加压装置加压到指定的厚度；(4)重复1、2、3步骤直至平面纤维束引入加压到要求厚度；(5)再利于构建矩形方阵的钢针连续引入纵向纤维束，最终得到连续引纤预制体。通过在矩形立体方阵内横向和纵向引入连续纤维束，合理配置纤维的空间分布，压缩后的横向纤维分布均匀，层间密度高而且均匀一致，纵向引纤均匀贯穿整体层面，本发明显著改善了针刺预制体力学性能较差的缺陷，其优异的综合力学性能，均匀稳定的整体结构，满足了航空航天重要碳碳复合结构件的制备要求。

技术领域

本发明涉及一种连续引纤预制体的制备方法，属于碳碳复合材料技术领域。

背景技术

碳碳复合材料其优越的性能，在军用、民用领域中的应用愈加广泛，而碳碳复合材料是由预制体和基体碳组成的，然后在一定温度下采用液相和气相工艺在预制体的空隙中填充基体碳，基体碳沉积完成后将整个材料连接成一个整体。可见要制备性能优良的碳碳复合材料，预制体的制备技术显得尤为重要，然而目前的技术多数采用针刺成型法，通过频繁针刺带入纤维连接层面，其弊端是造成纤维损伤，层面遭到破坏，甚至内部引起空洞，针刺带入纤维长度也极短，导致预制体纵向、横向抗拉能力差，而且针刺预制体增密能力有限，难以制成理想的碳碳复合材料预制体。为克服以上技术问题，本发明人改进创新，提供了一种连续引纤预制体及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构稳定，综合力学性能优异的连续引纤预制体的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种连续引纤预制体的制备方法，包括以下步骤：

(1)先根据产品尺寸构建三维立体钢针矩形方阵；

(2)将平面纤维束层层正交连续引入钢针矩形方阵的方阵槽内；

(3)引入平面纤维束到指定的层数后加压到指定的厚度；

(4)重复1、2、3步骤直至平面纤维束引入加压到要求厚度；

(5)再利于构建矩形方阵的钢针连续引入纵向纤维束，最终得到连续引纤预制体。

步骤1中所述矩形方阵的间距为(1.2×1.2mm)～(3.6×3.6mm)。

步骤1中所述的三维立体矩形方阵是由针板、钢条、钢针构建的,所述的钢针垂直固定在针板上形成钢针矩形方阵，将钢条沿行向和列向分别置入钢针矩形方阵的方阵槽内用于保证矩形方阵中钢针垂直且均匀设置，然后取出钢条。

步骤2中所述平面纤维束的材料为1K、3K或6K碳纤维等，可单股或者多股组合。

步骤2中所述平面纤维束的铺层方向为0°/90°或-45°/+45°。

步骤3中所述平面纤维束的层数根据纤维K数为20-80层，加压厚度为5±2mm；将钢条沿行向和列向分别置入钢针矩形方阵的方阵槽内对引入的平面纤维束进行加压。

步骤4中制得的平面结构层间密度均匀，层面密实无缝隙。

步骤5中所述纵向纤维束的材料为1K、3K或6K碳纤维等，单股或双股连续贯穿引入整体平面层。

步骤5中最终制得的连续引纤预制体密度可为；0.75-1.2g/cm³。

本发明有益的技术效果在于：