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复合材料无损检测方法种类与特点

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点击次数:4 更新时间:2026年07月26日22:30:24 打印此页 关闭


复合材料的测试方法主要包括物理测试、化学测试、无损检测等。无损检测是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下,对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段,也是制造高质量产品的基础。无损检测有多种方法可供选择,有时可能需要同时使用多种方法来充分了解复合材料层压板中的缺陷和缺陷的类型、尺寸、位置和深度等。本次文章内容为大家介绍常用的无损检测方法。

1、目视检测与敲击法

目视检查与敲击法是最常用、最简单的复合材料结构无损检测方法,其中目视检查可以发现复合材料构件的明显缺陷,包括褶皱翘曲、纤维断裂、表面裂纹、气泡孔隙、夹杂物等,但不易发现微小裂纹,尤其更不适用于对不透明构件内部缺陷的检查;敲击法则是利用小锤、棒子或铁块轻轻敲击复合材料表面,通过发出声音的不同来查找并识别内部缺陷。目视检查与敲击法快速、简单、成本低,但不足之处在于人为因素影响较大。


2、超声检测

超声扫描由传感器产生特定频率(5MHz~2GHz)的超声脉冲,通过耦合介质(如去离子水、酒精等)到达样品。由于超声能量的传递要求是连续的,所以如气孔、杂质、分层、裂纹等不连续界面都会干扰超声信号传播或导致超声信号发生反射。当脉冲通过样品的时候,由于声阻的不同,在有缺陷或粘结不良的界面会出现反射波,通过安装有超声换能器的扫描轴,可以对待测品进行高速扫描,已得到一张高分辨率的超声波图像。在反射回波脉冲中,有选择的聚焦,并使用声学阻抗极性检测器(AIPD)等分析技术,就可以从样品选定的深度和平面中或从粘结界面检测到分层的界面或者缺陷。超声扫描检测技术是国内外应用最广泛、使用频率最高,且发展较快的一种无损技术。它可以在不破坏元器件的情况下,检测器件内部的气孔、裂纹、夹杂和孔隙率等问题:它可以穿透大部分工业上的应用材料,对不同材料的粘接层非常敏感,应力、热胀冷缩等造成的变形、裂纹等内部潜在缺陷和事故都可以通过超声扫描进行检测。超声扫描在产品的品质检验、质量控制、生产过程控制及失效分析等方面都有广泛应用。

3、热成像检测

脉冲红外热成像的工作原理是利用主动加热技术,通过红外热成像系统自动记录试件表面缺陷和基体材料由于不同热特性引起的温度差异,进而判定被测物表面及内部的损伤。该方法具有非接触、实时、高效、直观的特点,适合于检测复合材料薄板与金属粘接结构中的脱粘、孔隙率、剥离、分层、分层类面积型缺陷等,尤其是当零件或组件不能浸入水中进行超声C扫描检测,以及零件表面形状使得超声检测实施比较困难时可使用红外热波检测方法。

4、射线检测

射线检测(RT)通常是指利用X射线穿透材料时,在缺陷处的衰减程度不同来检测缺陷。对于碳纤维复合材料而言,X射线检测仍然是最直接、最有效的无损检测技术之一,特别适合于检测碳纤维复合材料中的孔隙和夹杂物等体积型缺陷,对垂直于材料表面的裂纹、富胶区与贫胶区、纤维弯曲等缺陷也具有一定的检测灵敏度和可靠性,但对复合材料中最为常见的分层缺陷以及平行于材料表面的裂纹检测比较困难。因为X射线管或其散射辐射都有可能使其直接接触射线辐射,操作人员应始终使用足够的铅护罩保护,与射线源保持最小的安全距离是非常必要的。


5、剪切成像测试

剪切成像测试是一种激光光学方法,通过使用图像剪切干涉仪来检测和测量零件的平面外变形。首先在无载荷条件下测量零件,然后在施加的载荷下再次针对热学、机械振动、声振动、压力、真空、电场、磁场、微波或机械等进行测试,这使得摄像机可以看到缺陷,以便在存在亚表面缺陷的制件表面上捕捉等应变条纹图案。计算机软件对包裹的相位图图像进行外推,并创建一个展开的相位图,该相位图被转换为用于显示和评估的集成可见图像。剪切成像测试技术可以快速显示缺陷的位置,但需要使用超声技术进行进一步检测以确定深度。

6、声发射检测

声发射检测是通过对复合材料或结构在加载过程中产生的声发射信号进行检测和分析,对复合材料构件的整体质量水平进行评价的一种检测技术,能够反映复合材料中损伤的发展与破坏模式,预测构件的最终承载强度,并能够确定出构件质量的薄弱区域。声发射技术是检测复合材料结构整体质量水平的非常实用的技术手段,使用简单方便,可以在测试材料力学性能的同时获取材料动态变形损伤过程中的宝贵信息。

7、声-超声检测

-超声检测是声波和超声波检测的组合方法,主要用于检测和研究材料中分布的细微缺陷群及其对结构力学性能的整体影响,允许查看和评估非关键缺陷,同时也是结构中由于疲劳载荷或冲击损坏而累积损坏的良好指标。属于材料的完整性评估技术。采用声-超声振幅C扫描技术也能够对复合材料与金属材料间的粘接界面进行有效检测,而且克服了超声反射技术信号清晰度不高、超声透射技术传感器可达性差的缺点。

8、涡流检测

涡流检测的基本原理是利用涡流探头中线圈通以交变电流后,线圈阻抗因周围检测试样的缺陷而发生涡流及交变磁场的变化,这样通过电导率、磁导率的测定就可以判断试样内部缺陷的信息。因此,这种技术适用于导电复合材料,例如碳纤维增强复合材料,而不适用于玻璃纤维增强复复合材料和芳纶纤维增强复合材料等不导电复合材料。

 

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