[發明專利]制造復合材料的板層

有效

• 申請號: 201510827445.1
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN105751595B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 塞謬爾·詹姆斯·默雷;凱爾茜·赫爾利;馬克·斯圖爾特·威倫斯基
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B32B3/28
• 分類號: B32B3/28;B32B5/26
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李靜;馬強

一種制造復合材料的板層，該板層包括第一絲束，第一絲束包括在沿著板層的截面的寬度的方向上展開的多個纖維。第一增強性能材料片在多個纖維內并且在板層的截面的頂部與底部之間延伸。

技術領域

本公開內容總體涉及在復合材料的制造中的板層(ply，層片)的構造，并且更具體地，涉及板層內纖維的布置。

背景技術

在復合結構的制造中，制成板層，然后將板層接合或結合在一起以制成最終的復合制品。將板層結合成復合制品的第一示例性方法可以包括用樹脂混合物預浸漬各種纖維形式的板層(例如，纖維束、單向帶材、機織織物、編織纖維等)，然后層疊(疊合)這些預浸復合板層以形成復合層疊物。將板層結合成復合制品的第二示例性方法可以包括層疊干纖維板層/預成型件，然后用樹脂浸漬至少部分的板層堆疊物/預成型件。在第一實例和第二實例兩者中，單獨的板層可以不同角度定向，諸如，0°、±20°、±30°、±45°、±60°或±90°，以在多個方向上控制復合制品的強度、模量和其他機械性能。在復合制品的制造中使用的當前板層通常每個板層的厚度大約為0.0075英寸。有時，單獨的增韌材料層定位成覆蓋板層的外部來增強該板層的性能。

已發現在使用較薄的板層時會產生對微裂紋的抗性和機械性能的益處。然而，這些益處特別地對于制造時間而言會帶來明顯增加的成本。使用標準層疊工藝來構造較薄的板層。然而，例如，如果要制造的較薄的板層是一般板層的厚度的二分之一，那么將需要生產兩倍線性量的板層以達到最終的厚度，這會導致制造擱置時間和成本翻倍。

在制造復合材料的當前工藝中，通過將纖維束展開至將提供期望的最終板層厚度的寬度來制成板層。在制造過程期間，這些展開的纖維束并排地布置，從而得到均勻的纖維層，其中，分開的纖維束不再是明顯的(distinct)。由于產生了均勻的纖維層，難以提供全厚度或z方向性能。過去通過增加全厚度縫合(stitching，壓合)、z-pins以及在板層之間增加增韌材料來增強Z方向性能。這些方法傾向增加制造成本和材料的復雜性，并且致使產生其他性能屬性，諸如，增加微裂紋趨勢、減小開孔壓縮等。

還存在對面內性能增強的需要。通過使用具有相對于該復合材料構造中其他板層以不同角度位置定位或定向的纖維的板層來實現了面內性能的增強。此外，通過在裝配復合材料制品時在板層之間添加諸如熱塑性增韌劑、面紗、纖絲、膜和顆粒的材料解決了面內增強性能。

在組裝板層時，需要穩定絲束內的纖維。通過控制樹脂的粘度和粘性以及通過使用干纖維形式的粘合劑/2D面紗(veil)組合預先穩定了UD帶材。

發明內容

一種制造復合材料的板層，包括在沿著板層的截面的寬度的方向上展開的多個纖維。另外，板層包括在多個纖維內和板層的截面的頂部與底部之間延伸的第一增強性能材料片。

一種制造復合材料的板層，包括第一絲束，第一絲束包括在沿著板層的截面的寬度的方向上展開至一寬度尺度的多個纖維。第一增強性能材料片定位成覆蓋第一絲束并且橫跨第一絲束的寬度尺度延伸。第二絲束包括多個纖維。第二絲束內的多個纖維在沿著板層的截面的寬度的方向上展開以覆蓋第一增強性能材料片和第一絲束。第二絲束的多個纖維展開至一具有與第一絲束的寬度尺度基本相同的寬度尺度的寬度尺度，其中，第一絲束的寬度尺度和第二絲束的寬度尺度定位成彼此同延。另一絲束包括在沿著板層的截面的寬度的方向上展開的多個纖維，該另一絲束從第一絲束、第二絲束以及第一增強性能材料片側向地并且抵靠第一絲束、第二絲束以及第一增強性能材料片而定位。另一絲束的多個纖維在與第一絲束和第二絲束的多個纖維基本相同的方向上延伸。另一絲束具有與第一絲束和第二絲束的寬度尺度近似相同的寬度尺度，并且第一絲束和第二絲束各自具有另一絲束的近似二分之一的多個纖維。頂部增強性能材料片定位成覆蓋第二絲束和另一絲束。