[发明专利]用于厚度大幅变化的复合材料部件的增强纤维结构

说明书

纤维结构(200)包含在三维编织或多层编织中互连的多层纬层(t1‑t34)和经层(C‑C12)，纤维结构(200)至少包括经向方向上相邻的第一部分和第二部分(203、204)，第一部分(203)垂直于经向和纬向方向上的厚度大于第二部分(204)的厚度。位于纤维结构(200)第一部分(203)的核心(2031)中的纬层(t13‑t22)包含编织束(10)。在包含编织束(10)的纬层(t13‑t22)各侧上延伸、并最远至第一部分(203)表层(2032；2033)的纬层(t1‑t12；t23‑t34)包含纱线或线(20；21；22)，编织束(10)的横截面大于纱线或线(20；21；22)的横截面。

背景技术

本发明涉及制造复合材料部件、特别是涉及通过三维(3D)编织或多层编织制造用于该部件的增强纤维结构。

本发明的一个应用领域是由结构复合材料(即，具有由基质进行致密化的纤维增强物的结构部件)制造部件。复合材料用于制造部件，所述部件的总重量小于由金属材料制造的相同部件。

更具体地说，本发明涉及复合材料部件，所述部件局部包括一个或多个厚度极厚的部分，例如航空发动机叶片的叶根，其对应于其中复合材料部件的厚度显著变化的区域。对于由复合材料制成的厚度变化的部件，控制在用于形成部件增强物的纤维结构中的厚度变化。

现已经提出建议，由复合材料制造涡轮发动机叶片。特别是参考由斯奈克玛公司(Snecma)和斯奈克玛动力部件公司(Snecma Propulsion Solide)联合提交的专利申请US2011/0311368。该申请描述了由复合材料制造涡轮引擎叶片，所述复合材料包含用基质致密化的纤维增强体，纤维坯件构成增强物，所述增强物由多层编织制成，并且包括形成翼面(airfoil)预制件的厚度小的第一部分、以及形成叶根预制件的厚度较大的第二部分。在该情况下，通过使用插入件制造叶根(root)预制件，以在对应于其根部的叶片部分中形成球泡形区域。

不过，用于形成叶根的技术使得叶片的工业制造更加复杂，并且增加其制造成本，因为其导致材料的大量损耗，并且需要会降低生产速率的困难操作。此外，复合材料制成的插入件需要进行致密化以及机械加工，由此导致额外的成本并潜在地导致部件不合格。

预制件的纺织品本身是松软的，并且与插入件以机械方式相互作用，这可以特别导致纺织品中发生剪切、插入件旋转、插入件和纺织品之间非互连等。

此外，发现难以对形成叶根的预制件部分进行模塑和致密化，特别是由于球泡形根的轮廓上的公差非常小(十分之一毫米级别)，并且因为考虑到叶根集中了施加到叶片上的大部分力，叶片该部分的机械性能方面的要求是很高的。

特别是，另一方法如文件US 7 101 154和US 2011/0311368中所述，包括增加纤维结构中厚度较厚部分中纱线的重量(并由此增加纱线的横截面)，以减少由于当3D纤维结构在压制下成型时厚度减小而引起的性能下降。不过，使用重量大的纱线局部地增加了预制件中的纤维分数。如果纤维分数太大，那么所获得的孔网络可能不足以使基质的成分良好地接近预制件的核心，并且因此可能不足以获得均匀且具有良好机械性能的复合材料。

本发明的目的和内容

因此，需要具有可获得的3D结构或多层纤维结构，其包括厚度较大的部分且不存在上述缺陷。

为此，本发明提供了一种用于增强由复合材料制成的部件的纤维结构，所述纤维结构包含以三维编织或多层编织互连的多层纬层和多层经层，纤维结构至少包括经向方向上相邻的第一部分和第二部分，第一部分在垂直于经向和纬向方向上的厚度大于第二部分的厚度，所述结构的特征在于，位于纤维结构第一部分核心中的纬层包含编织束，并且，在包含编织束的纬层的任一侧上延伸、并最远至所述第一部分表层(skin)的纬层包含纱线或线，编织束的截面大于纱线或线的截面。