无损检测技术在复合材料检测中的研究

肖亚楠

摘 要：无损检测技术在对复合材料进行检测的过程中，不会损坏材料的结构以及形状，不影响其使用性能，通过抽样检查或者逐渐检查的方式，来获取材料的结构信息以及缺陷状况。不同种类的复合材料基于其自身的特点，可以选择适当的无损检测方法，对其内部以及表面的缺陷进行准确的判断和评价。本文就无损检测技术在复合材料检测中的应用进行了详细的讨论。

关键词：无损检测技术；复合材料；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.241

1 无损检测技术在复合材料检测中的应用概述

為了保证复合材料结构的完整性，必须对其进行准确的缺陷以及损伤的检测，一旦发现问题，及时修复，进而对材料的性能进行准确的评价和判断。不同的复合材料，其结构和性质各不相同，所选取的无损检测方法也存在着差异，现阶段，被广泛应用的无损检测方法包括：X射线检测无损检测法、超声波无损检测法、计算机层析检测法、红外热成像检测法、声发射法等，各种不同那个的无损检测方法也都有自身的应用范围、优点和缺陷。

2 不同种类无损检测技术的应用状况

2.1 X射线无损检测技术

应用比较广泛的X设备无损检测方法是胶片照相法，这种方法能够检测出复合材料中的孔隙以及杂质等在外形方面表现出来的缺陷，同时，也能够检测出结构的疏散、孔洞、纤维断裂、材料分布不均匀等缺陷。这种检测方法具有较高的灵敏度，检测结果观察起来比较直接，但是如果在和射线垂直的方向上存在裂纹，不容易被发现，同时，设备体积大，结构复杂，在养护以及维修方面所需投入的资金量较大，对安全防护方面的要求比较高。随着技术的进步，X射线无损检测技术也在不断的优化和更新，新型的X成像检测技术以及X射线CT技术已经相对成熟，并投入到实际的应用当中。这两种方法的优势在于有着更高的精度以及效率，在资金方面投入量小，能够实现检测结果的远距离传输，使用性强，比传统照相底板的检测方式具有明显的优势。

2.2 超声波无损检测技术

依据复合材料本身的性质以及声学性质对声波产生的作用来开展复合材料的超声波无损检测，实现对复合材料内部以及表面缺陷的检测。这种检测方法能够对复合材料的层间结构、孔隙、裂纹、裂缝以及夹杂物等缺陷进行检测，并对材料的密度纤维状取向、弹性模量数值、厚度数值以及几何尺寸进行检测，及时发现材料的变化情况。这种检测方法具有极高的灵敏性，能够准确的对缺陷处进行位置的确定，检测出缺陷的主要位置以及分布状况，设备的复杂程度低，操作容易。但是也存在着一定的弊端，比如：检测效率不高，无法实现同一设备对全部缺陷进行检测，对于不同种类的缺陷，需要更换不同形式的探头，才能实现准确的检测。对厚度尺寸较小，外形尺寸不大以及结构复杂程度较高的复合材料，也无法进行很好的检测，计算机技术的进步，超声波扫描技术应运而生，基于其显示比较直观、检测效率高、花费时间短等特点，已经应用于飞行器等大型复合材料的检测工作。

2.3 计算机层析照相检测技术

工业计算机层析照相技术，就是工业计算机断层扫描成像技术，主要应用于检测工业构件。具有操作简单、检查直观、不对试件造成损伤等优点。这种方法的工作原理是：以扫描的方式，获取试件的断层投影值，再依据图像进行断层图像的重新建立。这种方法扫描完成的图像清晰度好，普通的透视照相方法比较容易发生图像模糊和重叠的现象，这种层析照相技术极大的改进了之前的成像状况，图像清晰度极高，对比灵敏度高于透视照相技术两个数量级以上。基于这一显著的优势，国际上已经将工业计算机层析照相技术列为现阶段最佳的无检测方法。通过大量的产品检验实践，发现工业计算机层析照相技术能够检测出复合材料中的气孔、夹杂、空隙、分层等缺陷，灵敏度极高，可以十分准确的检定缺陷的外形尺寸。

2.4 红外热成像无损检测技术

这一技术的原理为利用红外物理理论，将红外辐射特性的技术以及方法合理地应用于被检测元件，实现综合性的无损检测。这种检测技术鉴定物体缺陷的方法是利用物体的热量以及热流。当复合材料内部存在缺陷时，会导致材料的传热性能发生变化，使表面的温度分布状况产生不同，再通过检测设备来判断热辐射的差异，得到缺陷存在的准确位置。红外热成像技术的优势在于资金投入小、检查时间短、速度快、操作简单、准确度高。主要应用于对复合材料以及多层材料进行夹杂物、分层、开裂等缺陷的检查。

2.5 声发射法检测技术

声发射法用于对复合材料以及构件进行检查和评价，是一类动态性较强的检查技术，通过对声发信号的妥善处理对缺陷进行评价，确定缺陷的实际位置，并进一步判断其发展的规律。这种检测方法的工作原理是：如果物体存在缺陷或者有某一部分出现异常，则其在外力的作用下，就会出现应力集中，进而发生形状的改变或者出现断裂，其内部由此而产生的应变能以弹性波的形式被释放出来，设备将这些信号以及信息进行捕捉，然后通过声发射的信号特点以及发生强度数值，来判断材料的微观形变以及裂纹、裂缝的状况，实现准确的检测和报告。这种无损检测方法有其特定的适用范围，必须具备以下两个条件才能应用这种方法：第一，必须有外部载荷作用于材料。第二，材料内部的缺陷或者结构必须发生改变。现阶段，这种技术已经用于检测复合材料内部碳纤维、玻璃纤维是否断裂，断裂载荷的分配状况等，进而对岩纤维或者玻璃纤维的质量进行有效评价。声发射技术还可以用于区分复合材料中层板内缺陷的断裂状况，对其特性进行有效判断，比如：基体开裂、纤维和树脂的开裂状况，裂纹是否存在拓展等。

综上所述，不同种类的无损检测技术都有其自身的优势以及弊端，适用范围也有所不同，对于大型复合材料的分层、裂纹、内部缺陷都可以通过采用适当的无损检测技术进行检测、判定和评价。技术人员可需要不断的将检测技术进行更新与优化，实现检测数据准确性的稳步提高。

参考文献：

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