用于工业和运载工具应用的多材质集成针织热保护的制作方法
【技术领域】
[0001] 本文描述的实施方式一般设及针织物并且更具体地设及具有陶瓷股（strand)的 针织物、由其形成的热保护构件，并且设及它们的构建方法。
【背景技术】
[0002] 对较高性能、重量有效的和长期持久的极端环境热保护的需要已经亟需使用并入 陶瓷纤维的较高性能先进的极端环境材料。陶瓷纤维提供具有高拉伸强度、高弹性模量和 在升高的溫度下有维持运些性能的能力的织物或纺织品。然而，陶瓷纤维的性能是其的略 微易碎的性质，即，纤维在锐角弯曲下破裂的趋势（例如，如当使用缝幼机针和/或针织复 杂的几何形状时所存在的）。当由陶瓷纤维制成的和W常规方式扭曲的缝幼机用线遭受小 半径应力一-比如在机器的缝幼机针或在复杂几何结构的部件的形成中所遇到的一-时， W常规方式扭曲的陶瓷纤维缝幼线易于破损。由于此问题，沉闷的和劳动密集型手工缝幼 技术已经用于制造由陶瓷纤维织物或布制成的制品，所述陶瓷纤维织物或布通常需要用其 它部件缝幼或系住，W增加为具体应用定制的机械和热性质。
[0003] 此外，运些已知的劳动密集型技术通常具有低的形成复杂几何结构的能力，运导 致起皱、变形，并随后导致在运些纤维基产品中降低的性能。除了制造挑战，使用当前技术 制造的产品通常遭受质量鉴定试验失败，部分间（part-to-part)差异，并且在操作期间W 及在常规维护期间易受损坏，运又导致增加的修理和更换成本。
[0004] 因此，存在对并入陶瓷纤维的改良的轻质、低成本和较高溫度耐受部件及制造其 的方法的需要。
【发明内容】
阳〇化]本文描述的实施方式通常设及针织物和更具体地设及具有陶瓷股的针织物、由 其形成的热保护构件，并且设及它们的构建方法。根据一个实施方式，提供了多组分合股 (stranded)纱线。该多组分合股纱线包括连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股 (processaidstrand)。该连续的陶瓷股包忍（serve)连续的负载减轻加工助剂股W形成 多组分合股纱线。该连续的负载减轻加工助剂股可W是聚合材料。该连续的负载减轻加工 助剂股可W是金属材料。该连续的陶瓷股可W是复丝材料和该连续的负载减轻加工助剂股 可W是单丝材料。
[0006] 在一些实施方式中，该多组分合股纱线可进一步包括金属合金线，所述金属合金 线与连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时针织。该多组分合股纱线可进一步包 括额外的纤维组分。该额外的纤维组分可提供至少一种W下的功能：热绝缘、降低或增加的 热传输、电导率、电信号、增加的机械强度或机械刚度、和增加的流体阻力。该额外的纤维组 分可W选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金和其组合。
[0007] 在另一实施方式中，提供了针织物。该针织物包括连续的陶瓷股和连续的负载减 轻加工助剂股。该连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时针织W形成针织物。该 连续的负载减轻加工助剂股可w是聚合材料。该连续的负载减轻加工助剂股可w是金属材 料。该连续的陶瓷股可W包忍连续的负载减轻加工助剂股W形成多组分合股纱线。该负载 减轻加工助剂股可W在针织之后除去。该针织物可W铺叠成预制件或装配在屯、轴上。
[0008] 在一些实施方式中，第二纤维可W与多组分合股纱线同时针织。该连续的负载减 轻加工助剂股可W是聚合材料和第二纤维可W是金属材料。
[0009] 在一些实施方式中，该针织物可进一步包括一种或多种额外的纤维组分。该一种 或多种额外的纤维组分选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属 合金和其组合。
[0010] 在一些实施方式中，该针织物可进一步包括一种或多种填充材料。该一种或多种 填充材料可W是耐流体的。该一种或多种填充材料可W是耐热的。该连续的陶瓷股和第二 纤维可W包括相同的或不同的针织线圈。该连续的陶瓷股和第二纤维可W在单层中同时针 织。该连续的陶瓷股和第二纤维可W针织为区域。该连续的陶瓷股和第二纤维组分可W在 经纱和/或缔纱方向镶嵌（inlaid)。
[0011] 在一些实施方式中，该针织物可W针织为多层。该多层可W在各层之间具有间断 的线圈（stitch)或镶嵌连通性。该多层可包含袋或通道。该袋或通道可包含电配线、传感 器或电功能。该袋或通道可包含填充材料插件。多层可W是耐热的。该填充材料插件可W 是耐热的。
[0012] 在又另一实施方式中，提供了针织陶瓷的方法。该方法包括将连续的陶瓷股和连 续的负载减轻加工助剂股通过单一给料机同时供给至针织机内W形成双组分纱线。该方法 可进一步包括将连续的陶瓷股缠绕在连续的加工助剂股的周围，之后将连续的陶瓷股和连 续的负载减轻加工助剂股同时供给至针织机中。该方法可进一步包括通过第二给料机同时 供给双组分纱线和金属合金线W形成针织物。该方法可进一步包括加热该针织物至第一溫 度W除去负载减轻的加工助剂。该方法可进一步包括加热该针织物至大于第一溫度的第二 溫度W热处理（anneal)陶瓷股。该方法可进一步包括自针织物除去连续的负载减轻加工 助剂股。该加工助剂可W通过暴露于除去加工助剂的溶剂、热或光除去。
[0013] 已经讨论的特征、功能和优势可W在不同的实施方式中独立地实现或者可W在又 其它实施方式中结合，其进一步细节参照下面的描述和附图可见。
【附图说明】
[0014] 所W本公开的W上叙述的特征的方式可W详细理解，W上简单总结的本公开的更 具体的描述可W通过参照实施方式具有，一些实施方式在所附附图中阐明。然而，应当指 出，所附附图仅阐明本公开典型的实施方式并因此不视为限定其范围，对于本公开可允许 其他等同效果的实施方式。
[0015] 图1是根据本文描述的实施方式的加工之前的多组分合股纱线的放大的局部透 视图，所述多组分合股纱线包括连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股；
[0016] 图2是根据本文描述的实施方式的多组分合股纱线的放大的局部透视图，所述多 组分合股纱线包括缠绕在连续的负载减轻加工助剂股周围的连续的陶瓷股；
[0017] 图3是根据本文描述的实施方式的加工之前的多组分合股纱线的放大的局部透 视图，所述多组分合股纱线包括连续的陶瓷股、连续的负载减轻加工助剂股和金属合金 线；
[0018] 图4是根据本文描述的实施方式的多组分合股纱线的放大的局部透视图，所述 多组分合股纱线包括缠绕在连续的负载减轻加工助剂股和金属合金线周围的连续的陶瓷 股；
[0019] 图5是根据本文描述的实施方式的针织物的一个实例的放大透视图，所述针织物 包括多组分纱线和织物集成的镶嵌物；
[0020] 图6是根据本文描述的实施方式的用于形成针织材料的工艺流程图；和
[0021] 图7是根据本文描述的实施方式可使用的示例性针织机的透视图。
[0022] 为了便于理解，在任何可能的情况下，相同的参考数字已经用于指定附图共同的 同一元件。此外，一个实施方式的元件在本文描述的其它实施方式中可W有利地适合应用。
【具体实施方式】
[0023] W下公开内容描述了针织物并且更具体地描述了具有陶瓷股的针织物、由其形成 的热保护构件并且描述了它们的构建方法。某些细节在W下描述和图1-7中陈述W提供对 本公开的不同实施方式的彻底理解。描述常常与针织物和形成针织物相关联的众所周知的 结构和系统的其它细节不在W下公开内容中陈述，W避免不必要地遮蔽不同实施方式的描 述。
[0024] 附图中显示的许多细节、尺寸、角度和其它特征仅是【具体实施方式】的说明。因此， 其它实施方式可具有其它细节、部件、尺寸、角度和其它特征，而不背离本公开内容的精神 或范围。此外，在没有W下描述的几个细节的情况下，本公开的进一步的实施方式可W被实 践。
[00巧]在本文描述的实施方式之前，将陶瓷纤维针织成织物一-具有复杂几何结构的产 品一-或近网状零件是不可行的，运是因为当前市售的纱线由于在商业针织过程期间纱线 遭遇的曲率半径而在针织过程期间破裂。当前针织技术已经尝试通过用聚合材料缠绕陶瓷 纤维W提供额外的强度来解决陶瓷纤维的脆性；然而，当暴露于大多数商业针织机中存在 的小半径应力时，运些缠绕的陶瓷纤维仍遭受破裂。因此，当前针织技术不能解决负载承载 的根本问题。本文描述的实施方式通过为陶瓷纤维提供负载减轻加工助剂W减轻陶瓷纤维 的超限应力来在针织期间阻止陶瓷纤维的破裂。当纤维经过（goaround)大多数商业针织 机中存在的小半径曲率时，加工助剂的定位带走针织过程期间的负载和优先地使陶瓷纤维 松弛。包括负载减轻的加工助剂股增加了陶瓷纤维经受商业针织机中常常遭受的小半径应 力的能力，其使得在生产水平速度下形成复杂的近网状预制件。
[00%] 本文描述的一些实施方式设及使用多种材料制造热保护的方法，所述多种材料可 W利用市售针织机同时针织。该独特能力同时针织高溫陶瓷纤维与负载减轻加工助剂，比 如无机或有机材料（例如，金属合金或聚合物），在针织物内二者都是小直径线（比如从大 约50微米到大约300微米）W及大直径线（例如，从大约200微米到大约1，000微米）。 当陶瓷纤维暴露于商业针织机中存在的小半径曲率的应力时，该负载减轻加工助剂提供结 构支撑并且使陶瓷纤维松弛。因此，使得W在生产水平速度下制造包含陶瓷纤维的近网状 预制件。此外，陶瓷绝缘体也可W同时被集成W提供增加的热保护。
[0027] 本文描述的一些实施方式进一步包括允许更高操作溫度的重量更轻的、有效的和 低成本的热保护。同时用于高溫纤维预制件的常见技术包括机织物，其必须用手与