复合材料无损检测技术研究进展

周进

【摘要】随着复合材料应用要求的不断提高，研究其无损检测技术问题凸显出重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了复合材料常用的无损检测技术，并结合相关实践经验，就复合材料无损检测技术的发展趋势进行了研究，提出了个人观点。

【关键词】复合材料；无损检测；技术；研究

一、前言

作为复合材料应用过程中的重要工作，其无损检测技术在近期得到了有关方面的高度重视。该项课题的研究，将会更好地提升复合材料无损检测技术的实际应用水平，从而有效优化其在应用中的整体效果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

二、概述

所谓复合材料就是由两种或者是两种以上的不同物质再通过不同的方式而组合的材料，这种复合材料可以发挥不同材料的特点，同时也可以解决单一材料所存在的缺陷，从而也提高了材料的使用。一般的复合材料特点都是具有较轻的重量、较高的强度，并且在加工时极易成型，具有弹性优良等特点，所以它已经逐渐的代替了金属合金以及木材等，主要应用在电子、汽车以及航空航天、建筑等广泛的领域当中，尤其在近些年当中，也得到了更为快速的发展。但是，因为复合材料的各项异性，会在制造工艺当中存在不稳定的现象，所以也会造成某些缺陷的产生，尤其在使用的过程当中，会因为撞击、疲劳以及腐蚀等一些化学因素的影響，极易对复合材料产生缺陷，因此，检测技术就显得尤为重要了，同时在检测的方法当中无损检测的发展研究更是具有非常重要的作用。

高新技术领域在随着不断的进步和发展，在应用材料方面的性能也在日益提高，所以一般材料的性能已经很难达到高指标的综合要求了。所以很多具有优良性能的一些复合材料都已经得到全面的利用开发了，并且成为专业投敌的重要材料，与此同时，这也确保了产品质量在检测技术方面有了更高的要求和挑战，而无损检测技术是否可以有效的成为新材料结构是应用的一个关键因素。由于无损检测已经逐步的把复合材料作为主要对象以及新的检测结构，这也是作为现阶段最重要的一个研究方向。

三、复合材料常用的无损检测技术

在复合材料的生产制造过程中，主要会出现如下缺陷。气孔、疏松、分层、夹杂、界面分离、钻孔损伤以及树脂固化不良等。在其使用过程中主要会出现疲劳损伤与环境损伤的缺陷，损伤形式主要有分层、脱胶、基本龟裂、纤维断裂、空隙增长、皱褶变形、划伤、腐蚀坑、下陷和烧伤等。目前，我国研究人员为了能够赶超国际发展的先进技术水平，在复合材料的无损检测方面进行了深入广泛的研究，，并取得了良好的成绩。主要表现为射线检测、超声波检测、声发射检测、视觉检测等检测技术。

1.射线检测技术

射线检测技术（RadiographicTesting，即RT）是利用射线（如X射线、γ射线以及中子射线等）穿过物体时，具有吸收和散射的特性，从而检测其内部结构是否具有连续性的技术。X射线检测方法是复合材料损伤检测技术中最为常见的一种检测方法。主要适用于对复合材料空隙、夹杂物等体积型缺陷的检测，是一种十分重要的检测技术，但是其主要是对平行于射线穿透方向的缺陷有着较好的检测效果，只能检测出表面的垂直裂纹，但是可以通过超声反射技术与其相结合，相互补充，取得良好的检测结果。在射线检测技术中最早发展的是胶片照相技术，但是发展最快的是数字式射线检测技术。与胶片照相检测技术相比，数字射线检测技术的成像效果与胶片照相检测技术不相上下，但是其检测可以做到实时检测，具有高效率性、易用性和经济性，因此，数字射线检测技术得到了更快的发展。

2.超声波检测技术

超声波检测（UltrasonicsTesting）是利用材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定影响的物理现象，从而通过对超声波受影响程度和状况的分析来了解材料性能和结构变化的技术[1]。主要是使用穿透法、串列法、脉冲反射法等方法。超声波检测技术能够直观地显示，快速地检测，目前在航空复合材料的检测过程中已经是十分普遍的检测技术。通过计算机技术的应用实现对超声波探头的控制，利于控制方向的移动改变。通过控制超声波探伤仪对探头发出信号，与此同时，当超声波信号经过需要检测的工件后，它会被自身的探头接收，超声波探伤仪就可以接收到相应的信息，然后对信息进行计算、分析和处理，再由计算机对结果进行显示、存储。计算机能够完整的显示出整片的检测区域，可以十分清楚明白的查看工件是否存在缺陷，以及相应的缺陷所在位置与具体的情况。

3.声发射检测技术

声发射检测技术（AcousticEmission）就是通过复合材料的材料局部能量能够快速释放出需要发出瞬态弹波性的现象，材料会在应力的作用下发生变形，从而会产生裂纹或是出现扩展的现象[2]。声音的频率范围十分宽阔，可以从次声波到超声波。而且弹性波可以在穿过检测介质后，直接到达被检测的表面，从而使得检测物表面出现相应的振动，传感器适时接收这样的振动并将其转化为电信号，当声发射信号逐渐增强后，就可以形成一定的数据信息，并且被显示与记录。这种检测方法能够对复合材料的整体进行检测，对其整体质量水平作出相应评价。

4.视觉检测技术

近些年伴随着计算机图像技术的快速发展，复合材料的无损检测技术又有了新的发展。计算机图像技术能够与射线检测技术进行结合，从而使得无损检测技术具备了直观与高效的特点。这样，视觉检测技术在检测技术研究领域就有着十分重要的意义。

四、复合材料无损检测技术的发展趋势

1.自动化水平迅速提高

在航空工业中为了节约成本，往往会采取增大结构，减少零部件数量的措施，这样会使得复合材料的结构件越来越大，传统的人工检测方式已经无法适应检测的要求，为了提高工作的效率需要对工件进行自动化检测，自动生成相应数据，检测是否出现裂纹等缺陷，可以大大提高航空工业的自动化水平，有效降低人为的误差。

2.提高原位检测能力成了研究重点

随着复合材料结构件的体积越来越大，在安装与拆卸过程中存在着越来越多的困难，于是众多的公司都希望能够提高部件的原位检测能力。目前主要存在两种解决方案。一是采用大型设备，对整架飞机进行无损检测。二是采用多功能小型化的检测设备，直接在外场进行无损检测。

3.可视化定量检测水平不断提高

随着计算机数字成像技术的不断提高与全面应用，复合材料无损检测的速度也大大提高，精准度也是逐步提高。

4.结构健康自监控能力将成为可能

随着复合材料无损检测技术的不断发展与进步，以及传感器的不断出现，将传感器进行嵌入成为发展重点，未来复合材料必将是以提高结构健康康自监控能力为发展方向，未来的复合材料将有能够做出反应的智能结构。

五、结束语

通过对复合材料无损检测技术的相关研究，我们可以发现，该项工作的顺利开展，有赖于对其多项影响环节与因素的充分掌控，有关人员应该从复合材料应用的客观实际要求出发，研究制定最为符合实际的无损检测技术应用实施策略。

参考文献：

[1] 吴朝晖.超声无损检测的应用与探讨[J].宁波工程学院学报.2011（04）：22-24.

[2] 罗雄彪，陈铁群.超声无损检测的发展趋势[J].无损检测.2010（03）：148-152.

[3] 范兴明，马世伟，张鑫，凌斯.超声无损检测及其在电力绝缘子探伤中的应用[J].高压电器.2012（03）：109-114.