張翠翠?阮宏斌?孟妙?王麗華?王洲

摘 要：在持續(xù)發(fā)展的復(fù)合材料影響下，借助無損檢測(cè)的技術(shù)檢測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量是一種綜合性的科技。其基礎(chǔ)是不損壞檢測(cè)對(duì)象的應(yīng)用性，通過化學(xué)與物理現(xiàn)象，有效地測(cè)試與檢測(cè)一系列的產(chǎn)品、零部件、工程材料，從而對(duì)其物理性能、連續(xù)性、完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)今在產(chǎn)品應(yīng)用與制造中，以及在提升勞動(dòng)生產(chǎn)率、完善工藝、節(jié)省原料、確保產(chǎn)品穩(wěn)定與安全、控制質(zhì)量上一種必不可少的方式就是無損檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；無損檢測(cè)；技術(shù)；應(yīng)用

因?yàn)槭艿揭恍╇S機(jī)要素（環(huán)境控制、生產(chǎn)工藝等）的制約，復(fù)合材料一直面臨著一系列的缺陷，并且在裝配與制造時(shí)，會(huì)由于刮擦、碰撞、外力沖擊、機(jī)械加工等而導(dǎo)致?lián)p傷與缺陷，并且較難以目視的方式發(fā)現(xiàn)，這會(huì)嚴(yán)重地影響結(jié)構(gòu)的承載性，所以成為制約結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)鍵隱患。為了對(duì)與隱患進(jìn)行發(fā)現(xiàn)以及排除，科技工作者需要借助無損檢測(cè)技術(shù)來監(jiān)測(cè)這一系列的損傷與缺陷。

1 X射線無損檢測(cè)技術(shù)

在X射線無損檢測(cè)技術(shù)中，膠片照相法是經(jīng)常應(yīng)用的，其是對(duì)復(fù)合材料體積型缺陷（夾雜物與空隙）進(jìn)行檢查的一種理想手段。該技術(shù)能夠檢測(cè)不均勻的增強(qiáng)劑分布、纖維斷裂、貧膠、疏松等，這種手段的特點(diǎn)是檢測(cè)結(jié)果直觀與方法靈敏性高，然而難以檢測(cè)分層缺陷，不容易對(duì)垂直射線方向的裂紋進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，以及裝置龐大復(fù)雜，要求安全防護(hù)。在日益進(jìn)步的計(jì)算機(jī)技術(shù)影響下，已經(jīng)出現(xiàn)了新的“X射線CT”與“X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)”，業(yè)已在結(jié)構(gòu)的無損探傷應(yīng)用。這種檢測(cè)技術(shù)不管是在實(shí)用方便、遠(yuǎn)程傳送、表現(xiàn)力，還是在經(jīng)濟(jì)、效率上都具有顯著的優(yōu)勢(shì)，因此發(fā)展前景廣闊。

2 紅外熱成像無損檢測(cè)技術(shù)

紅外熱成像無損檢測(cè)技術(shù)是通過紅外物理原理，在檢測(cè)對(duì)象中應(yīng)用紅外輻射特點(diǎn)的分析方法與技術(shù)。這種檢測(cè)技術(shù)是借助對(duì)物體熱流與熱量的檢測(cè)，進(jìn)而對(duì)物質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行鑒定。在物體內(nèi)部面臨缺陷與裂縫的情況下，物體的熱傳導(dǎo)性會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致物體存在差異的溫度分布，這個(gè)時(shí)候借助檢測(cè)設(shè)備能夠?qū)彷椛涞牟町愡M(jìn)行顯示，最終對(duì)缺陷之處進(jìn)行檢查。紅外熱成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確、方便、迅速、成本低等，能夠在復(fù)合材料與多層材料的開裂、脫粘、分層、夾雜等損傷檢測(cè)中應(yīng)用，然而需要被測(cè)件有著高表面發(fā)射率和良好傳熱性能。

3 超聲波無損檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)通過復(fù)合材料缺陷或者是本身聲學(xué)性質(zhì)對(duì)傳播超聲波的制約，進(jìn)而對(duì)表面或者是材料內(nèi)部的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的夾雜、裂紋、空隙、分層等缺陷可以借助超聲波檢測(cè)，也可以對(duì)材料的幾何形狀、厚度、疏密等的改變進(jìn)行判斷。超聲檢測(cè)技術(shù)有著較高的靈敏度，能夠?qū)θ毕莸姆植歼M(jìn)行確定，操作簡(jiǎn)便。然而其不足之處是檢測(cè)效率比較低，要通過規(guī)格不同的探頭來監(jiān)測(cè)異樣種類的缺陷，也較難檢測(cè)復(fù)雜零件，以及在檢測(cè)時(shí)要借助耦合劑。在日益發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)影響下，超聲C掃描因?yàn)闄z測(cè)迅速與顯示直觀，業(yè)已成為大型復(fù)合材料通常應(yīng)用的無損檢測(cè)技術(shù)。

4 計(jì)算機(jī)層析照相無損檢測(cè)技術(shù)

工業(yè)CT，即ICT，也就是工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像，其特點(diǎn)是無損傷、準(zhǔn)確、直觀，重點(diǎn)在工業(yè)構(gòu)件的無損檢測(cè)上應(yīng)用。其主要原理是在對(duì)工件進(jìn)行掃描的基礎(chǔ)上獲得斷層投影值，再借助圖像重建算法對(duì)斷層圖像重建。CT有著清晰的圖像，為此，國(guó)際無損檢測(cè)界將工業(yè)CT叫做最為理想的無損檢測(cè)方式。檢測(cè)結(jié)果證實(shí)，工業(yè)CT裝置能夠有效地檢測(cè)復(fù)合材料的密度分布、裂紋、分層、疏松、空隙、夾雜、氣孔等，在相應(yīng)的范圍之內(nèi)可以對(duì)缺陷的幾何尺寸進(jìn)行測(cè)定。

5 激光無損檢測(cè)技術(shù)

激光無損檢測(cè)技術(shù)涵蓋激光數(shù)字錯(cuò)位散斑與激光全息無損檢測(cè)技術(shù)。激光全息無損檢測(cè)技術(shù)是在無損行業(yè)應(yīng)用最多和最早的一種技術(shù)，其能夠?qū)?fù)合材料的裂紋、分層、疏松、空隙、夾雜、氣孔等缺陷進(jìn)行檢。其特點(diǎn)是能夠記錄結(jié)果、自動(dòng)化程度高、檢測(cè)迅速。激光散斑無損檢測(cè)有效地統(tǒng)一精密測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像采集與處理技術(shù)、現(xiàn)代激光技術(shù)、散斑干涉技術(shù)等，相比較于激光全息照相有著更加明顯的優(yōu)勢(shì)，即散斑干涉度量術(shù)使機(jī)械的相干性與穩(wěn)定性的需要降低，便于面內(nèi)位移的策略與靈敏度的調(diào)整。并且使全息照相情況下測(cè)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的不足解決。因此，針對(duì)散斑與全息檢測(cè)而言，散斑有著更加穩(wěn)定的性能。

6 聲發(fā)射無損檢測(cè)技術(shù)

聲發(fā)射技術(shù)（AE）作為一種無損檢測(cè)技術(shù)是對(duì)構(gòu)件或材料的損傷情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，其在分析與處理聲發(fā)射信號(hào)的基礎(chǔ)上，對(duì)缺陷的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行評(píng)價(jià)，且對(duì)缺陷之處進(jìn)行確定。聲發(fā)射檢測(cè)是通過外界條件影響下的物體的異?；蛉毕菸恢糜捎诩袘?yīng)力而形成斷裂或變形，且通過彈性波將應(yīng)變能釋放出，在對(duì)這一系列動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行捕捉的基礎(chǔ)上，再結(jié)合其AE信號(hào)的發(fā)射強(qiáng)度與特點(diǎn)，就能夠預(yù)報(bào)與檢測(cè)材料的裂紋與微觀開裂情況。然而通過升發(fā)射檢測(cè)應(yīng)當(dāng)具備以下條件：一是材料的缺陷與內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)改變，二是材料要承受外載影響。當(dāng)今，復(fù)合材料當(dāng)中所有玻璃纖維與碳纖維絲束的斷裂、分布的絲束斷裂載荷都能夠借助聲發(fā)射法技術(shù)進(jìn)行，進(jìn)而對(duì)玻璃纖維或者是碳纖維絲束的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。聲發(fā)射技術(shù)還能夠?qū)?fù)合材料層板不同時(shí)期的斷裂特點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分，像是裂紋層間擴(kuò)大、樹脂與纖維界面開裂、基體開裂。

7 中子照相無損檢測(cè)技術(shù)

中子射線照相技術(shù)是由中子源發(fā)出中子束，借助準(zhǔn)直器對(duì)被檢工件進(jìn)行照射，檢測(cè)器對(duì)透射的中子束的分布圖像進(jìn)行記錄。物質(zhì)不同，中子衰減系數(shù)存在差異性。為此，透射中子束的分布圖像能夠使工件雜質(zhì)與缺陷的圖像形成。中子硼、碳?xì)浠衔?、水等有著較大的吸收系數(shù)，為此能夠靈敏地檢測(cè)復(fù)合材料當(dāng)中的粘接、水汽、腐蝕等缺陷。其不足之處是中子源費(fèi)用高，應(yīng)用的過程中應(yīng)當(dāng)重視中子的防護(hù)與安全事項(xiàng)。這種技術(shù)能夠在檢測(cè)固體火箭推進(jìn)劑裝填、子彈裝藥、葉片型芯殘留物中應(yīng)用。

8 聲-超聲無損檢測(cè)技術(shù)

聲-超聲（AU）技術(shù)跟一般的無損檢測(cè)技術(shù)存在差別，AU技術(shù)重點(diǎn)是分析與檢測(cè)材料的剛度、強(qiáng)度、細(xì)微缺陷群等，是完整地評(píng)估材料的技術(shù)。借助聲-超聲振幅C掃描技術(shù)也可以檢測(cè)金屬材料與復(fù)合材料之間的粘接界面，并且有著超聲透射技術(shù)傳感器可達(dá)性強(qiáng)與超聲反射技術(shù)信號(hào)高清晰度的優(yōu)勢(shì)，然而這種檢測(cè)技術(shù)對(duì)一些分散與單個(gè)的缺陷不靈敏。在復(fù)合材料、膠接接頭等已經(jīng)成功地應(yīng)用聲-超聲技術(shù)，像是通過分析板波來判斷復(fù)合材料的剛性等。

9 敲擊無損檢測(cè)技術(shù)

數(shù)字敲擊無損檢測(cè)技術(shù)是通過傳感器接收源于前端裝置敲擊被檢測(cè)件的振動(dòng)信號(hào)，然后借助軟件程序與運(yùn)算電路處理采集信號(hào)，進(jìn)而判斷被檢測(cè)件。在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷區(qū)敲擊的情況下，因?yàn)閾p傷區(qū)存在脫粘與脫層，從而降低了損傷區(qū)接觸的剛度，進(jìn)而導(dǎo)致存在損傷區(qū)的撞擊時(shí)域曲線跟沒有損傷區(qū)的時(shí)域曲線存在差異性。在對(duì)兩種時(shí)域曲線或者是頻譜進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上能夠檢測(cè)損傷情況。這種技術(shù)便于操作，不會(huì)受到附近環(huán)境的制約，跟大型復(fù)合材料構(gòu)造的檢驗(yàn)相適應(yīng)，然而缺少靈敏性。

10 結(jié)語(yǔ)

總之，高度重視復(fù)合材料的無損檢測(cè)技術(shù)，應(yīng)用國(guó)際先進(jìn)技術(shù)以及形成強(qiáng)大的科研隊(duì)伍，這是發(fā)展無損檢測(cè)技術(shù)的根本所在，也是非常迫切的一項(xiàng)任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]周正干，孫廣開，李征，張耀.激光超聲檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料檢測(cè)中的應(yīng)用[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào).2012（06）

[2]肖玉霜，曾啟林，馬鐵軍，謝雷.新型激光散斑輪胎無損檢測(cè)儀開發(fā)及應(yīng)用[J].無損探傷.2012（01）

[3]劉松平，劉菲菲，郭恩明，李樂剛，史俊偉.我國(guó)航空材料和結(jié)構(gòu)先進(jìn)無損檢測(cè)技術(shù)之應(yīng)用與發(fā)展[J].無損檢測(cè).2013（07）

[4]孫超，董恩生，郭綱，李永恒，朱兵.基于EIS的飛機(jī)復(fù)合材料異常檢測(cè)技術(shù)研究[J].壓電與聲光.2014（06）