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编织碳化物纤维

碳化硅纤维编织的结构对于生产纤维强化的耐高温陶瓷基复合材料非常重要。为了生产这种织物的结构,往往需要单步或者多步的生产工艺流程,例如分支、编织、纬编等等。织物结构的强度、形变和断裂性能取决于纤维排列的密度以及取向。

交织的织物在各个方向上的悬垂性能和拉伸性能都很差。而经编的织物通过环形连接,具有更高的弹性和形变。然后,碳化物材料的杨氏模量很高,不容易发生形变,所以编织起来比较困难。另外,纤维同机器部件之间、纤维于纤维之间的摩擦也会影响纤维的弯曲。

最近,来自德国Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nuremberg的研究人员展示了一种经编碳化硅纤维织物的方法。他们通过测试纤维结和纤维环得出一个临界的弯曲压力,并对编织过程的各项参数进行了优化。最好,他们对织物在拉伸状态下的机械性能进行了测试。

实验中发现,编织过程中的扭曲、弯曲和拉伸都会导致纤维的断裂。德国的研究人员将纤维的弯曲作为编织工艺中的临界条件。内部纤维摩擦面积的减小被认为是生产连续的织物结构的关键。

研究人员通过改变工艺条件,减少了织物的褶皱和纤维的摩擦。利用渗透润滑油可以减小摩擦,降低纤维断裂的比例。同交织的结构相比,经编的织物具有更优良的弹性、更宽的孔径范围以及更好的悬垂性能。

C. Heiss et al.; Adv. Eng. Mater.