1.1 三維編織工藝概述

三維編織技術(shù)是在傳統(tǒng)二維編織技術(shù)上發(fā)展起來的一種高新紡織技術(shù)。發(fā)展它的目的是為了克服傳統(tǒng)復(fù)合材料固有的缺點(diǎn)，即受力后容易分層的問題。正是由于這個(gè)缺點(diǎn)，傳統(tǒng)復(fù)合材料很難用于制作主承力結(jié)構(gòu)件和高功能制件，而三維編織技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就在于非常適合制作各種復(fù)雜形狀的高性能纖維結(jié)構(gòu)件、連接件。

簡(jiǎn)單的來說，三維編織是在二位編織的基礎(chǔ)上增加了軸向纖維，從而織出立體整體的織物高新紡織技術(shù)。三維編織復(fù)合材料的編織工藝有兩步法、四步法、多層聯(lián)結(jié)編織法和多步法等，其中四步法和兩步法是目前該領(lǐng)域使用最主要的兩種方法：

四步法可以編織許多不同截面的結(jié)構(gòu)，如板狀、管狀、半柱狀和柱狀等。

兩步法適合編織非常厚的結(jié)構(gòu)，可以編織板狀、管狀等結(jié)構(gòu)。

三維編織好處很多，最主要的一點(diǎn)是其克服了傳統(tǒng)復(fù)合材料夾層式結(jié)構(gòu)，避免了分層情況，在一些結(jié)構(gòu)件中可以做到一次成型，是一種連續(xù)纖維的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。正由于這個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)，使其非常適合各種曲面體、異形結(jié)構(gòu)件，其材料損耗小、自動(dòng)化程度高。主要應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，未來三維編織技術(shù)將向著大尺寸超厚高密度曲面體三維編織技術(shù)、超大截面尺寸三維編織技術(shù)等方向發(fā)展。

國(guó)外有種編織工藝QISO就是單層中混用三軸向結(jié)構(gòu)，即在周向上加入第三組紗線，為斜交紗線，它們位于軸向紗線的上下。因此，可以在部件所需部位提供精準(zhǔn)單項(xiàng)增強(qiáng)與偏軸向增強(qiáng)雙重作用， 從而提高織物損傷容限，改善能量吸收。美國(guó)Spirit航空公司制作的集成化飛機(jī)桁條加強(qiáng)版就是采用此種技術(shù)。還有一種比較典型的是干纖維自動(dòng)編織技術(shù)。具體是將編織物纏繞鋪放在模具當(dāng)中，經(jīng)過環(huán)氧樹脂浸漬，再通過真空樹脂傳遞模塑工藝固化成型。一般可用于飛機(jī)上結(jié)構(gòu)進(jìn)氣系統(tǒng)。

1.2 三維編織復(fù)合材料的性能特點(diǎn)

三維編織復(fù)合材料因其整體復(fù)雜的空間纖維結(jié)構(gòu)，顯著地提高了材料的比強(qiáng)度和比剛度，從根本上克服了傳統(tǒng)層合結(jié)構(gòu)復(fù)合材料層間強(qiáng)度低、易分層等致命弱點(diǎn)，還使其具有優(yōu)良的力學(xué)性能，如：良好的抗沖擊損傷性能、耐疲勞性能和耐燒蝕性能等，以及結(jié)構(gòu)整體性好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到工程界的普遍關(guān)注，成為航空、航天、能源、重大戰(zhàn)略裝備、軌道交通、汽車輕量化、碳/碳復(fù)材、城市基建、生物醫(yī)療、體育用品等領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料。

1.3 三維編織復(fù)合材料成型工藝

三維編織復(fù)合材料多采用液體成型工藝進(jìn)行浸膠固化，包括樹脂傳遞模塑(RTM)工藝、樹脂膜滲透(RFI)工藝、真空輔助樹脂滲透(VARI)工藝等。其中RTM工藝是從濕法鋪層和注塑工藝演衍生出來的，其能夠制造出高精度、低孔隙率、高纖維含量的復(fù)合材料構(gòu)件，是三維編織復(fù)合材料主要制造技術(shù)之一。

三維編織復(fù)合材料制件繁多，涉及到U字型、T字型、X字型、米字型、工字型、之字型、蜂窩狀、球體、截錐體等多種異型結(jié)構(gòu)，在制造業(yè)智能化、機(jī)械輕量化發(fā)展背景下，三維編織復(fù)合材料應(yīng)用前景較好。

（未完待續(xù)）

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