三维编织技术和三维编织复合材料

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1、透视INSIGHT三维编织技术和三维编织复合材料■文/祁瑞南京鑫鼎纤维材料有限公司复合材料重点实验室与层合复合材料相比，三维编织究始于20世纪80年代末期，南中主要成果有：复合材料具有完全整体、不分层的结京鑫鼎纤维材料有限公司等单位在（1）研制出工程应用的三维编织构，可用于制造结构制件和高功能制国家的资助下，开展了三维编织复合装备，主要有计算机控制的大型三维件，所以，进一步研究三维编织技术材料的研究工作。这些单位的工作人编织设备（如图1）、多台组合式三维和三维编织复合材料对发展我国新员坚持自力更生、艰苦奋斗的精神

2、，编织设备，解决了织造不同织物结构材料具有重要的意义。独立自主地开发出多种三维编织复和不同形状制件的关键装备问题。三维编织复合材料是自20世纪合材料的关键技术，经过20余年的不（2）开发出多种规则形状异型截80年代发展起来的一种新型高性能懈努力，使我国三维编织复合材料的面预制件（如：工型梁、T型梁、盒型复合材料，发展它的目的是为了克服研究和应用达到了国际先进水平。其梁等）（如图2）的三维编织技术，解传统复合材料固有的缺点，即受力后容易分层的问题，正是由于这个固有的缺点，传统复合材料很难用于制作主承力的结构件和高功

3、能制件。三维编织复合材料是利用编织技术首先将增强纤维织造成三维整体织物，再和基体（包括树脂、碳、碳化硅、金属等）复合，从而制成复合材料制件，所以在三维编织复合材料制件中没有“层”的问题。一、国内外三维编织复合材料的发展情况1.国内研究发展情况我国开展三维编织复合材料的研图1　我国自己研制的计算机控制的大型三维整体编织机46AdvancedMaterialsIndustryINSIGHT透视术、缝合技术等，以及低成本复合成型工艺如树脂传递模塑工艺（RTM）等。ACT计划指出：采用各种纺织技术制造复合材料增强体，是提

4、高材料的强度和抗冲击性并且有可能实现一体成形的有效方法。美国的许多单位开展了三维异型整体编织复合材料的织造工艺、织物内部纤维几何结构及其对性能的影响、材料性能分析和预测、三维整体编织复合材料应用等研究。美国的大西洋公司耗资1000多万美元制造了大型三维编织机，直接为美国航天航空部门编织三维编织物，图2三维编织预制件和复合材料制件并为一些西方国家服务，但大西洋决了织造不同形状、尺寸、织物结构性能分析和评价方法，为三维编织公司的大型三维编织机处于严格保的规则异型三维编织预制件的关键复合材料的设计和应用奠定了理密状态。

5、问题。论基础。在欧洲，由德国奔驰公司和亚（3）开发出三维编织计算机辅（8）由于三维编织复合材料根琛大学联合致力于开发新一代三维助设计软件，实现了三维编织工艺本不分层，是完全的整体结构，所以编织机；英、法两国也有发展先进纺设计和编织过程仿真。它的比强度、比模量高，具有优良织复合材料的计划；日本发展先进（4）开发出变截面三维编织技的力学性能和功能性能，使采用复纺织复合材料始于20世纪80年代术，为编织锥套体、截面突变预制件合材料来制作主承力结构件和特殊初期，在纺织复合材料领域做了系奠定了基础。的具有多种功能性能的制件

6、成为可统的研究工作；俄罗斯、澳大利亚、（5）开发出多种复杂形状预制能。现在，已经为我国航天、航空等韩国和印度等国在先进纺织复合材件的编织新技术，例如：使编织方向部门的多个新型号研制出多种急需料领域也开展了大量的基础和应用折转、从而使平板和圆管连接的三的高性能三维编织复合材料制件。研究。但此种复合材料的应用均受维编织技术和局部编织技术等，保研究成果填补了国内空白，达到了到了各国政府的严格保护。证了工程急需的复杂形状预制件的国际先进水平，已应用于我国人造编织。卫星、运载火箭、导弹及新型战机等二、三维编织复合材料的特点

7、（6）研制出适合多种树脂的三高技术领域。1.三维编织复合材料的不分层整维编织复合材料恒压高温复合固化2.国外研究现状及发展趋势体结构大大提高了其性能设备；研究出不同压力和温度下，多1985年由美国航空航天局三维编织复合材料完全克服了种树脂对不同结构和形状三维织物（NASA）主持了先进复合材料技术传统复合材料“分层”的缺点，从理的渗透规律与复合固化工艺；解决（ACT）发展计划，历时多年，多个公论上讲三维编织复合材料可以达到了树脂基三维编织复合材料制件复司和大学参加，目的是突破先进纺织任意厚度，而且沿厚度方向有增强　

8、合固化用模具设计难题。复合材料制造和应用的关键技术，提纤维通过，这就形成了不分层的整（7）阐明了三维编织复合材料高复合材料的损伤容限和降低成本。体网状结构。图5所示是最基本的四的细观结构及其对复合材料性能ACT计划的重要内容之一是研制开步法三维编织复合材料内部增强纱的影响，建立了三维编织复合材料发了多种预成型技术如三维编织技线走向和交织情况的示意图。从图新材料产业NO.1