复合材料无损检测技术

浅析新型复合材料的无损检测摘要：本研究对新型复合材料的无损检测进行了浅析，重点探讨了无损检测技术在复合材料领域的应用及其难点。

介绍了新型复合材料的特点及其在工程领域中的广泛应用。

同时分析了传统无损检测技术在复合材料中的局限性和不足之处。

其次，详细介绍了几种常用的新型无损检测技术，包括超声波检测、热红外检测和X射线检测等，并探讨了它们的原理和应用范围。

最后讨论了新型无损检测技术在复合材料中的挑战，如信号处理、缺陷分析和可靠性评估。

提出了改进和发展新型无损检测技术的建议，以满足复合材料领域对无损检测精度和效率的要求。

本文的研究成果对于新型复合材料的无损检测技术的发展以及相关工程应用具有重要的参考价值。

关键词：无损检测；新型复合材料；制备方法；特性与应用；原理与分类一、引言随着科技的不断进步和工业发展的需要，新型复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域中得到广泛应用。

与传统材料相比，新型复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，然而，其无损检测成为制约其应用的重要因素之一。

因此，对新型复合材料的无损检测的研究具有重要的理论和实践意义。

二、新型复合材料概述(一)材料组成及制备方法随着科技的不断进步，新型复合材料在各个领域扮演着越来越重要的角色。

新型复合材料是由不同种类的材料组合而成，以达到更优越的性能和特性。

其制备方法也多种多样，可以根据具体的应用需求进行调整。

纳米复合材料是一种常见的新型复合材料，其制备方法主要包括溶胶凝胶法、沉积法和熔化法等。

通过控制材料的尺寸和结构，可以使纳米复合材料具有独特的物理和化学性质。

与传统材料相比，纳米复合材料具有更高的强度、硬度和韧性，同时还具有良好的耐腐蚀性能。

(二)复合材料的特性与应用复合材料具有优异的物理性能。

由于复合材料由不同的材料组成，可以根据实际需求灵活调节其物理性能。

比如，通过调整复合材料中不同材料的比例和形态，可以使其具有较高的密度、导热性和电导率等特性，满足不同场合的需求。

碳纤维复合材料蜂窝夹芯特殊结构无损检测研究1.研究内容本文以碳纤维复合材料蜂窝夹芯结构试验件的过渡区为主要被检测对象，该试验件为碳纤维复合材料NOMEX蜂窝夹芯结构，预制缺陷设计较为特殊，采用发泡胶模拟预制缺陷，位于蜂窝过渡区与平板区的三角区域，缺陷宽度仅有2mm，对无损检测的实施提出了较高要求，试验件示意图如图1所示。

为掌握试验件在规定疲劳试验周期内损伤扩展特性，试验过程检测与飞机在役检测更为相似，对其检测方案及可行性的研究显得尤为重要。

1.检测方法无损检测技术是指在不损坏材料或产品原有的形状、性能的基础上，利用光、声、电、磁、热和射线等技术检测其是否有损伤，以确保其可靠性的检测技术。

利用不同的无损检测技术，对材料表面和内部进行检测，并对缺陷的类型、大小、深度、范围、数量等做出准确判断，由此可以判断材料或构件是否可以进行下一步的生产制造或者维修服役情况。

目前碳纤维复合材料蜂窝夹芯结构常用的无损检测方法通常有以下几种方法。

1.1.敲击检测法敲击检测法是使用时间最早应用范围最广的一种无损检测方法。

主要是通过对物体进行适当的敲击来获取试件的振动信息通过振动频率是否改变来判断试件内部是否含有损伤，敲击检测法主要并且广泛应用于蜂窝夹芯结构、多层结构和网状结构对胶粘剂质量的检测。

它适用于结构内部的脱胶、夹杂、分层等缺陷，但对小尺寸缺陷的检测不敏感。

传统的敲击检测是利用适当的敲击工具（小锤、硬币等）对被测材料进行敲击，并通过被测材料振动产生的声咅来判断材料的内部损伤。

现代数字敲击检测是利用传感器对振动信息进行采集，然后对采集的振动信息进行分析从而得到准确的检测结果。

1.1.超声波检测超声波检测法是目前复合材料无损检测的主要方法之一。

超声波无损检测技术主要根据复合材料自身和其缺陷对超声波传播的阻碍来判断材料表面及内部的缺陷，能检测复合材料中的内部缺陷如疏松、分层、夹杂、裂纹等，还能对材料厚度和性能进行评估。

超声波具有很强的穿透能力，可对较厚的材料进行探测，灵敏度高，操作简单，对缺陷的深度、大小，范围进行精准检测。

浅谈碳纤维复合材料的无损检测摘要：碳纤维复合材料在建筑、交通运输、宇航工业等方面得到广泛的应用。

为保证复合材料的安全应用，复合材料的检测研究受到人们的广泛重视。

本文主要探讨碳纤维复合材料的无损检测技术。

关键词：碳纤维复合材料；无损检测1 碳纤维复合材料无损检测现状1.1 红外热波检测方法红外热波无损检测的基本原理是对检测材料进行主动加热，利用被检测材料内部热学性质差异以及热传导的不连续性使物体表面温度产生差异，进而在物体表面的局部区域形成温度梯度。

温度不同时红外辐射能力也随着发生变化，借助红外热像仪对被测试件进行探测，根据红外热像仪探测的辐射分布来推断被测试件的内部缺陷。

李艳红等[1]用红外热波无损检测技术对碳纤维层压板的圆形缺陷进行了检测研究。

试验结果显示，该技术能以直观易懂的图像形式展现出被检材料内部的缺陷情况。

原始图像和一阶微分图像能较清楚地显现出轮廓及温度变化过程，还可以做缺陷尺寸标定及深度测量。

但由于热图对材料非均匀性的敏感，也可能会对某些试件缺陷造成误判。

通过利用红外热波检测方法对碳纤维层压板冲击损伤研究。

结果表明，红外波检测方法可以清晰地表征碳纤维层压板的纤维走向，还可以确定冲击损伤在试件内部随深度的变化过程。

李晓霞等[2]对低速冲压后的碳纤维复合材料进行了红外热波检测分析，研究了损伤面积和冲击能量之间的关系。

结果表明，红外热波不仅对冲击损伤的大小具有检测能力，还可以对损伤材料内部冲击点处的扩展损伤模式进行有效的检测。

霍雁等[3]利用脉冲红外热成像技术，对碳纤维复合材料试样内部的模拟脱粘缺陷深度进行测量研究。

利用该方法测量脱粘缺陷深度的精度由单点法标定测量结果，实现了在被检测材料热属性参数未知的情况下能较准确地测量脱粘缺陷深度。

金国锋等[4]为了实现对复合材料内部界面贴合性缺陷的快速检测和识别，采用超声红外热波方法进行检测研究。

结果表明，超声热波方法适于复合材料裂纹、分层、冲击损伤等界面贴合型缺陷的快速检测和识别，而对脱粘等非界面贴合型缺陷检测无效果。

无损检测技术在碳纤维复合材料检测中的应用研究摘要：在科学技术快速进步的背景下，关于碳纤维复合材料方面的研究逐渐增多，材料生产成本明显下降，增加了碳纤维复合材料应用范围，同时也对其提出了全新的应用要求。

在碳纤维复合材料生产过程中，可能受到生产流程和人为因素影响，出现缺陷和损伤情况，因此需要采用严格的检测技术，了解碳纤维复合材料问题形成原因，制定针对性解决建议。

关键词：无损检测技术；碳纤维复合材料；技术应用引言近年来，我国的建筑行业得到了迅速的发展，对社会经济建设也起到了推动作用，然而，在建筑工程建设过程中，由于受到多种因素的影响以及建筑材料本身性能的限制，会造成工程质量存在较多问题。

在目前的建筑工程检测中，无损检测技术得到了广泛的应用，可以通过无损检测技术实现对工程施工质量以及性能的准确评估。

同时，在此过程中还能发现问题并且及时解决问题，确保工程项目能够安全稳定运行。

1无损检测技术概述无损检测技术主要是指，在对物体内部进行检查过程中，能够不损害、不影响被检测对象的使用性能，同时不会对被检测对象的内部组织产生影响。

无损检测技术在应用过程中，主要是对物质声、光、磁、电等特性的利用，在不损害、不影响被检测对象使用性能基础上，检测被检测对象是否存在缺陷情况、不均匀情况，通过对物体内部结构异常、缺陷的利用，促使声、光、电、磁等发生变化。

反映出缺陷大小信息、位置信息、性质信息等。

或者利用物理方式或者化学方式，借助设备器材、技术方式等，对试件内部、表面结构、状态、缺陷、性质、尺寸、形状以及数量等进行检查与测试的方式就被人们称之为无损检测技术。

无损检测具有非破坏性、全面性、全程性优势。

比如，非破坏性优势主要体现为，在检测过程中不会对被检测对象的使用性能产生影响；全面性优势主要体现为，在必要情况下能够实现对对象的100%检测，这也是破坏性检测无法实现的，破坏性检测通常会将其应用在原材料检测中。

因为无损检测技术不会对被检测对象使用性能造成影响，因此，不仅可以将其应用在原材料检测，还可以将其应用在中间工艺环节检测等全过程中。

复合材料结构件⽆损检测技术分析复合材料结构件⽆损检测技术分析摘要：本⽂通过对复合材料结构件缺陷和损伤特点的分析，介绍可应⽤于复合材料结构缺陷包括⽬视检查法、声阻法、射线检测技术、超声检测技术、声- 超声技术、涡流检测技术、微波检测技术在内的⽆损检测技术。

并对⽆损检测技术的技术关键进⾏剖析，展望了⽆损检测技术的未来发展。

关键词：复合材料⽆损检测缺陷随着航空制造技术的不断发展，复合材料以其⾼的⽐强度、⽐刚度及良好的抗疲劳性和耐腐蚀性获得⼴泛应⽤。

由于纤维增强复合材料具有导电性差、热导率低、声衰减⾼的特点，在物理性能⽅⾯呈显著的各向异性，使得它对波传播所引起的作⽤与普通⾦属材料相⽐具有很⼤的差异，因⽽其⽆损检测技术与⾦属的检测⼤不相同，复合材料检测⽇益成为该领域的重点和难点。

在这种情况下，航空航天检测迫切需要有⼀种更有效的⼿段来提⾼复合材料构件的⽣产质量或修理⽔平。

复合材料构件的成型过程是极其复杂的，其间既有化学反应，⼜有物理变化，影响性能的因素甚多，许多⼯艺参数的微⼩差异会导致其产⽣诸多缺陷，使产品质量呈现明显的离散性，这些缺陷严重影响构件的机械性能和完整性。

由于复合材料结构制造质量的离散性，必须通过⽆损检测来鉴别产品的内部质量状况，以确保产品质量，满⾜设计和使⽤要求。

随着先进复合材料技术研究与应⽤的⾼速增长，复合材料⽆损检测技术也迅速发展起来，已成为新材料结构能否有效和扩⼤应⽤的关键。

⼀、复合材料结构件缺陷的产⽣与特点先进复合材料中的缺陷类型⼀般包括: 孔隙、夹杂、裂纹、疏松、纤维分层与断裂、纤维与基体界⾯开裂、纤维卷曲、富胶或贫胶、纤维体积百分⽐超差、铺层或纤维⽅向误差、缺层、铺层搭接过多、厚度偏离、磨损、划伤等, 其中孔隙、分层与夹杂是最主要的缺陷。

材料中的缺陷可能只是⼀种类型, 也可能是好⼏种类型的缺陷同时存在。

缺陷产⽣的原因是多种多样的, 有环境控制⽅⾯的原因, 有制造⼯艺⽅⾯的原因, 也有运输、操作以及使⽤不当的原因, 如外⼒冲击、与其他物体碰撞和刮擦等。

碳纤维复合材料的无损检测方法探讨作者：肖亚楠来源：《科技风》2017年第09期摘要：无损检测是一种先进的、科技含量较高的检测技术，不会对被检测物质的外观和性能造成任何不利影响，最大限度的保证了被检测物质结构和功能的完整，且检测精度高，检测结果十分可靠，现已广泛的应用到各行各业之中。

本文将对无损检测技术加以简介，并论述无损检测技术在碳纤维复合材料中的应用优势以及几种较为常用的无损检测方法，以期实现无损检测技术的迅速推广，促使无损检测在碳纤维复合材料检测工作中能够真正的发挥实效。

关键词：碳纤维复合材料；无损检测；方法；应用碳纤维复合材料是由两种及以上物质组成的新型材料，其强度高，稳定性好，功能齐全，能够很好的满足军事领域和民用领域的应用需求。

随着人们生活水平的提高，对生活环境也提出了更高的要求，碳纤维复合材料具有其他材料无法比拟的巨大优势，因此其发展前景无疑将会非常的广阔。

为了进一步提高材料性能，使碳纤维复合材料的效用得到最大化的发挥，在碳纤维复合材料中应用无损检测技术是十分必要的。

一、无损检测技术简介传统的检测技术大多具有破坏性，在检测工作完成后被测物质的外观或性能或多或少的会受到一定的影响，因此大多数检测技术都只能针对物质的某个形态或用途进行检验，这为检测工作增加了难度，同时也限制了检测技术的发展。

无损检测技术指的是在不破坏被测物质结构和性能的情况下，利用物质的内部缺陷对其进行检验的方法，通常需要借助物理仪器和设备，以便精确观察物质在接触热、光、磁时发生的变化。

无损检测技术具有动态性、实时性、兼容性的特征，所得的检测结果非常准确，基本上能够满足大多数物质的检测需求。

一般来说，无损检测技术具有以下三个特点：首先是非破坏性，指的是在采用无损检测技术时不会破坏被测物质的内部结构和性能，最大限度的保证了物质的完整性；其次是全面性，无损检测技术的检测范围广泛，可以用于对物质的全面检测；最后是全程性，无论被检测物质是原料、半成品、成品，或者是加工前、加工中、加工后都可以进行检测。

航空碳纤维复材料无损检测技术综述摘要：碳纤维复合材料作为主承力件在航空领域应用广泛，对其生产质量和运行状况进行无损监控就显得尤为重要。

因碳纤维复合材料的特殊性，其无损检测技术不同于常规金属材料的检测，本文详述了航空碳纤维复合材料的主要结构特征及其主要缺陷类型，根据结构特点及缺陷类型确定相应的无损检测方法，并介绍了一些无损检测新技术在航空碳纤维复材检测中的应用。

关键词：航空碳纤维复合材料；无损检测；超声检测；射线检测；1 引言碳纤维复合材料因其质量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳、可塑性强等特性，被广泛应用于各行各业[1]，其在航空领域的应用比例也在逐年增加，根据统计，小型商务机和直升飞机的碳纤维复合材料用量已占55%左右，军用飞机占25%左右，大型客机占20%左右[2]。

随碳纤维复合材料的制作工艺的进步，其在飞机上的应用从最初的如舱门、口盖、前缘、整流罩等尺寸较小的非主承力部件逐步扩大到机翼、机身等受力大、尺寸大的主承力结构中[3]。

因此为保证飞机的质量安全，对飞机中碳纤维复合材料主承力件的生产质量、运行状况进行无损监控就显得尤为重要。

碳纤维复合材料因其选用不同的材料体系、结构设计及成型工艺，导致复合材料与以往常规金属材料结构件在无损检测方法存在较大差异[4]。

首先碳纤维复合材料导电性较差，这就决定了金属检测中常用的涡流检测法无法使用，其次复合材料为非磁性材料，则磁粉检测无法使用，因复合材料多为内部缺陷，所以也无法使用渗透检测技术。

五大常规无损检测方法只有超声检测与射线检测适用于复合材料检测。

但又因航空碳纤维复合材料制作件的特殊性，如其存在最薄0.8mm，最厚30mm层压板的检测，以及R角特殊结构，并且复合材料在拐角区的铺贴过程中可能留有空隙，最终在结构R角区固化形成架桥缺陷，而对于薄板，常规的超声波探伤仪和探头处于超声波检测盲区，难以对薄板中的分层、夹杂缺陷进行检测，以及机翼上蜂窝结构板的胶粘缺陷，常规脉冲反射超声法难以检测以及复合材料特有孔隙问题等[5]。

2012.No16 0摘 要 复合材料以其优异的特性得到了越来越多人的重视，随着其应用范围和应用量的不断增加，人们对其质量的要求也越来越高。

在这种情况下，各种检测手段便开始被应用在了复合材料的质量检测中。

其中，无损检测技术 (简称NDT)以其不破坏材料完整性等优点而成为亮点。

本文对复合材料和无损检测进行了介绍，着重介绍了无损检测技术在复合材料检测中的应用。

关键词 复合材料 无损检测在现代高技术中,材料技术已与信息技术、能源技术并列为三大支柱技术,而高新技术对于新材料的依赖也变得越来越突出。

由于复合材料具有高的比强度和比刚度,性能可设计自由度高,抗腐蚀和抗疲劳能力高,减震性能好,可以制成所需的任意形状的产品和综合发挥各组成材料的优点等特性,复合材料已经和无机材料、金属材料和高分子材料一起成为材料领域的四个方面之一[1]。

复合材料的先进性与其质量的离散性和高成本并存,在实际应用中,即使经过研究和试验制定了合理的工艺,但在复合材料结构件的制造过程中还有可能产生缺陷,引起质量问题,甚至导致整个结构件的报废,造成重大经济损失。

因此自20世纪70年代起,国外针对复合材料的制造和应用开展了全方位的无损检测技术研究。

20世纪80年代后,许多适应复合材料特点的无损检测新技术、新方法相继诞生,为解决复合材料的无损检测、促进复合材料的推广应用发挥了重要作用[2]。

1 复合材料复合材料（Composite Materials）一词，国外20世纪50年代开始使用，国内使用大约开始于60年代，复合材料是一类成分复杂的多元多相体系，很难准确地予以定义。

比较简明的说法是，复合材料是由两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分材料通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点，又显示了原组分材料所没有的新性能。

《材料大词典》对复合材料给出了比较全面完整的定义：复合材料是由有机高分子、无机非金属、活金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。

| 工程设备与材料 | Engineering Equipment and Materials·130·2019年第14期复合材料无损检测对比试块的制作工艺及测试评价王 丹1，宁 宁1，詹绍正1，聂 琦2（1.中国飞机强度研究所，陕西 西安 710065；2.中航飞机股份有限公司，陕西 西安 710089）摘 要：复合材料以其优异的性能在航空工业领域得到广泛的应用，无损检测技术作为复合材料结构质量控制的有效手段，越来越发挥出重要的作用。

复合材料对比试块在无损检测实施过程中，对缺陷尺寸的评定起到重要作用，关系到制件质量是否合格，意义十分重大。

文章从损伤模拟等效方法设计、制作工艺过程及测试评价方法等方面对对比试块研制的全过程进行介绍，为飞机典型结构外场无损检测对比试块的制作提供指导。

关键词：复合材料；对比试块；无损检测；测试评价中图分类号：TH878 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）14-0130-02作者简介：王丹（1986—），女，硕士，工程师，研究方向：飞机复合材料结构原位无损检测技术。

目前民用飞机结构上四类常见的复合材料结构有层板类结构、加筋板类结构、夹芯类结构和板板二次粘接类结构。

层板类结构在服役过程中产生的损伤类型有裂纹、断裂、分层和冲击损伤等；加筋板类和板板二次粘接结构除了以上损伤类型，主要还有脱粘损伤；复合材料夹芯类结构损伤类型主要有蒙皮分层、蒙皮-芯脱粘和冲击损伤，此外蜂窝结构还包括积水损伤。

对结构产生威胁的损伤形式都发生在内部，目视表面很难发现问题，如分层、脱粘、低能冲击损伤、蜂窝积水等。

这需要根据结构、材料及损伤特性，选择合适的无损检测方法进行检测和评价[1-3]。

复合材料无损检测中使用的对比试块主要用来验证无损检测系统的可靠性和可重复性，调节检测灵敏度，验证上下表面检测分辨率和评估缺陷[4]，故对比试块的设计、制作和评价至关重要，直接影响无损检测结果的准确性。