■黃躍娟，孫大權(quán)，周海成 ■齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161005

隨著當今科學技術(shù)的告訴發(fā)展，對材料的要求越來越高，由單一物質(zhì)構(gòu)成的材料已經(jīng)無法滿足人們的要求，因此由兩種及兩種以上的物質(zhì)構(gòu)成的復合材料逐漸成為當今人們關注的焦點，并在各個行業(yè)展現(xiàn)出了不可估量的發(fā)展前景。在大力提倡智能環(huán)保的今天，開發(fā)高性能、高附加值的復合材料成為復合材料發(fā)展的必然趨勢，碳纖維復合材料作是一種先進復合材料，對其研究不可忽視。

1 碳纖維復合材料

碳纖維復合材料是由兩種或兩種以上不同元素、不同形裝、不同性質(zhì)的物質(zhì)復合形成的新型材料。各種物質(zhì)在性質(zhì)和功能上能夠互相補充互相彌補，增強物質(zhì)的功能和效應，使碳纖維復合材料的總體功能和性質(zhì)比組成物質(zhì)優(yōu)越，并且能夠滿足各種不同的場合和場所的要求。碳纖維復合材料在軍事領域的應用有導彈發(fā)動機的殼體、民兵系列發(fā)動機的噴管擴張段等，國外先進戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)固體火箭發(fā)動機等方面都有較多的應用，是因其較高的比強度、比模量。碳纖維復合材料除了在軍事領域有應用外，在民用領域也有很多應用，如飛機的外殼構(gòu)件、動車組的剎車系統(tǒng)、汽車的復合材料結(jié)構(gòu)件、汽車的高性能碳纖維軸承、漁桿、滑雪板、球拍等。由于碳纖維生產(chǎn)成本的逐步下降和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，其應用也必將迅速擴大，如新型電極材料、增強混凝土、新型取暖裝置乃至日常生活用品等方面。同時對其質(zhì)量和性能的要求也會提高。

2 無損檢測

所謂無損檢測，就是在不破壞被檢測物質(zhì)原來的形狀和大小、不改變被檢測物質(zhì)的性質(zhì)和功能的基礎上，對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能進行檢測，并能夠保證被檢測物質(zhì)的可靠性和安全性的檢測技術(shù)。該技術(shù)是利用聲、光、熱、電、磁等對物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存在的缺陷、造成的損傷和物質(zhì)的質(zhì)量等進行檢測，并達到對物質(zhì)的判斷和評價。

3 無損檢測技術(shù)在碳纖維復合材料檢測中的應用

碳纖維復合材料在生產(chǎn)工藝過程中，碳纖維復合材料在生產(chǎn)制造和使用過程中之所以存在缺陷和遭受損傷，是由于受到碳纖維的形狀和大小不規(guī)則、制作過程中的化學反應速率、各種元素的占有量、結(jié)合用的樹脂的用量和粘度等的影響。為了更好地利用碳纖維復合材料，在使用前和使用中都要能夠?qū)嵤ζ錂z測，因此無損檢測技術(shù)成了不可缺少的檢測方法使其應用到碳纖維復合材料的檢測中。

碳纖維復合材料制成后的損傷和缺陷的檢測是非常重要的，這樣不僅能檢測出碳纖維復合材料的損傷和缺陷的所在，還能檢測和評估其性能的好壞。無損檢測方式很多，針對碳纖維復合材料不同的損傷和缺陷形式，應采用不同的無損檢測手段。碳纖維復合材料表面有裂紋與損傷可用目視法，表面貫穿裂紋與分層可用滲透法，內(nèi)部缺陷檢測，厚度測量，材料性能表征可用超聲波法，表面微裂紋、孔隙、夾雜、貧膠、纖維斷裂等可用X射線法，載荷試驗過程中的裂紋產(chǎn)生與擴展可用聲發(fā)射法，膠接構(gòu)件可用激光全息法，不同的檢測方式都有其優(yōu)缺點。

無損檢測技術(shù)被應用到碳纖維復合材料的損傷和缺陷的檢測中的方法有超聲波檢測法、X射線檢測法、聲發(fā)射檢測法。無損檢測技術(shù)是一門應用型技術(shù)學科并建立在現(xiàn)代科學技術(shù)基礎之上，它具有較強的工藝性或操作性并著重于科學技術(shù)的具體應用，。操作過程的熟練程度，在檢測結(jié)果的準確性方面有很大程度的決定作用。

4 碳纖維復合材料的超聲波檢測

超聲波是可以檢測但是人耳卻聽不到的聲波，頻率范圍在20KHz-103MHz之間，它在介質(zhì)中可以傳播、反射、折射、干涉、衍射、轉(zhuǎn)換波形。超聲波檢測是利用聲波的傳播、反射、折射、干涉、衍射、轉(zhuǎn)換波形等特性實現(xiàn)超聲波探傷的目的。若要實現(xiàn)探測缺陷的大小和位置可根據(jù)超聲波在被檢測材料中的衰減、反射與共振的情況來判斷，若要實現(xiàn)探測缺陷的類型可根據(jù)超聲波在被檢測材料中的傳播的情況和實際探傷經(jīng)驗來判斷。超聲波在檢測復合材料構(gòu)件缺陷的同時，也能檢測復合材料構(gòu)件的質(zhì)量，這對復合材料構(gòu)件應用的安全性提供了保障。超聲波檢測可以分為反射法和穿透法，對于由碳纖維復合材料制成的大型結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在檢測時贏采用水噴穿透法和水噴脈沖反射法，對于由碳纖維復合材料制成的較厚結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在檢測時贏采用直探頭脈沖反射法，，對于由碳纖維復合材料制成的薄的曲率不大的構(gòu)件在檢測時贏采用帶延遲塊的直探頭脈沖反射法，對于由碳纖維復合材料制成的平面層壓板在檢測時贏采用帶延遲塊的直探頭脈沖反射法。

碳纖維復合材料無損檢測中應用的最為廣泛的無損檢測探傷方法之一超聲波法，已經(jīng)有很多人在這方面做出了研究。許有昌利用超聲波檢測對碳纖維復合材料艙體艙體結(jié)構(gòu)特點和缺陷產(chǎn)生的原因進行了專門的研究，認為對碳纖維復合材料艙體縮比件的缺陷檢測應采用超聲波檢測。魏勤等利用超聲波對鋁基SiC復合材料進行了研究，研究過程中Al/SiC材料中的裂痕或凝聚物直觀地顯示出來，便于我們判定工件的缺陷的位置。

5 結(jié)束語

碳纖維復合材料在投入使用前和使用中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷是無法避免，這是由碳纖維復合材料本身的結(jié)構(gòu)特點和成型方法決定的。但是當碳纖維復合材料制成的構(gòu)件要被應用到非常重要的航空、航天領域時，對其結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性的要求就非常高。所以由碳纖維復合材料制成的構(gòu)件的缺陷和損傷的檢測就顯得十分重要。近年來，無損檢測技術(shù)在碳纖維復合材料檢測中的應用已成為人們關注的焦點，它不僅能檢測構(gòu)件的缺陷和損傷，還能檢測構(gòu)件的質(zhì)量。無損檢測技術(shù)中超聲波檢測法是應用最廣泛、使用頻率最高的一種無損檢測技術(shù)，體現(xiàn)在保證產(chǎn)品可靠性和安全性上。

［1］魏勤，等超聲C掃描成像系統(tǒng)在鋁基復合材料無損檢測中的應用［J］．華東船舶丁業(yè)學院學報，2000，14．

［2］許有昌．碳纖維復合材料艙體超聲波檢測工藝研究［D］．南京:南京理工大學，2006．

［3］王小永，錢華．先進復合材料中的主要缺陷與無損檢測技術(shù)評價［J］．無損探傷，2006，30．

［4］唐桂云，等先進復合材料的無損檢測［J］．纖維復合材料，2006，3．