复合材料结构的无损检测技术
飞机复合材料结构损伤与检测—复合材料结构损伤检测方法
最小检测区域原则
红外成像检测法特点
红外线照相检测法也是一种非接触式检测方法。它具 有灵敏度高、检测效率高和缺陷显示直观等优点，可用于 检测复合材料结构件的脱胶、分层以及蜂窝夹芯结构中的 积水。
应用
检测雷达罩积水
1
检测出蜂窝夹芯结构的积水区域
1
复合材料面板与蜂窝芯脱胶
目视检测
目视检测 （ Visual inspection）
如果将WP-632连接到WP-632M上， WP-632检测数据可详细地显示 在WP-632M的液晶显示器上并存储。通过数据线，还可将检测数据传送到 个人电脑。
红外成像检测法
红外成像检测法 Infrared thermography
红外线成像检测法利用被检物体不连续性缺陷区域 热传导性能不同导致的物体表面红外辐射能力差异， 通过红外摄像将红外辐射差异转化为可见的温度图像， 从而确定物体损伤或缺陷。
“啄木鸟”检测仪
日本MITSUI公司生产的“WP-632/632M 型啄木鸟（wood pecker)” 是一种带有声光报警、操作简便的分层敲击检测仪，如图5.9示。其工作原 理为：首先采用标准试块或选择被检查部件符合粘接质量要求区域作为检测 基准，然后使用WP-632敲击被检测区域并通过声音差异分析判断是否存在 分层。如果发现分层，检测仪的“红色” 指示灯亮并有报警声。
敲击法
敲击法（TAP TEST）
敲击法是一种采用硬币、专用敲击棒、敲击锤或者敲击仪等轻轻 敲击复合材料结构表面，通过辨听敲击构件时的声音变化来确定 损伤的检测方法。
复合材料无损检测技术
五、超声波检测
原理：利用缺陷与基体间不同特征引起的波长吸收/反射差 异来判定被测物（20KHz）；
优势
1. 操作简单；
局限
1. 不同的缺陷需使用
不同的探头； 2. 对人员要求高；
2. 可定位缺陷位置；
8
五、超声波检测
9
五、超声波检测
适用于：分层，孔隙等缺陷；
大型蜂窝结构部件、大曲面结构部件
3
三、X射线检测
原理：利用缺陷与基体间的密度差异引起的X射线吸收率；
局限
1. 设备复杂成本高； 2. 需安全防护； 3. 无法现场检测；
4
三、X射线检测
适用于：检测材料中的孔隙（黑影），裂纹（黑纹）， 纤维屈曲（白纹），夹杂（白点）等 缺陷；
黑纹 白点
黑影
中小型复材部件
5
四、红外热成像检测
原理：利用缺陷与基体间不同热特征引起的温度差异来 判定被测物；
优势
1. 操作方便； 2. 设备简单； 3. 可现场检测；
局限
1. 要求工件传热性好； 2. 测试深度有限； 3. 灵敏度不高；
6
四、红外热成像检测
适用于：脱粘，分层等面积性缺陷；
复材薄板与金属胶接
复材无损检测技术
2018-4-27
目录
01-02 03-03 04-05 06-07 08-10
复材常见缺陷 复材常见检测技术 X射线检测
红外热成像检测
超声波检测
一、复材常见缺陷
分层
纤维弯曲
孔隙
基体开裂、脱粘
纤维断裂、突出
冲击、撞伤损伤
1
一、复材常见缺陷
1
分层： 存储时间过长；热膨胀系数不匹配；挥发物产生
复合材料的无损检测
复合材料的无损检测作者：周胜兰来源：《大飞机》2019年第03期在对飞机的检测中，无损检测是一种非常重要的手段。
所谓无损检测，是指以不损坏目前及将来使用功能和使用可靠性的方式，对材料、制件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、化学成分分析、组织结构和力学性能变化表征，并进而就材料或制件对特定应用的适用性进行评价。
近年來，随着复合材料在商用飞机上的用量不断增加，复合材料的无损检测引起了业界的高度关注。
由于具有比强度和比刚度高、可设计性强等优点，先进复合材料正成为新一代民用飞机的主要结构材料，如波音787、空客A350等机型的复合材料设计用量已经达到或超过结构重量的50%。
从某种程度上说，复合材料用量已经成为现代商用飞机先进性的一个重要标志。
与传统的金属材料结构相比，复合材料结构是一种通过基体-增强物之间的物理结合和铺层设计，来达到预期性能的集材料和工艺于一体的新型材料结构。
因此，复合材料的无损检测不能简单沿用金属材料检测的方法，而必须根据复合材料的结构特点，采用新的无损检测技术和方法。
近年来，国内外对复合材料的无损检测主要采用了超声检测、空气耦合超声检测、激光超声检测、相控阵超声检测、红外热成像检测、激光全息（散斑）检测、声发射检测等方法。
作为行业龙头，美国波音公司在复合材料的无损检测方面积累了较为丰富的经验，其在787客机上的一些创新做法值得我们借鉴。
787在设计时采用了电子化结构，使得更多的系统处于电子监控之下，以电子监控取代过去的目视检查，并在复合结构中嵌入了先进的状态监控系统，这种结构上的优化大大减轻了运营商定期检修的负担。
787的无损检测除了通用部分外，几乎没有涉及具体位置的检测。
射线检测部分。
787无损检测的射线检测部分所涉及的检查方法与传统机型一致。
超声检测部分。
787无损检测的超声检测部分针对不同的检测要求和检测环境引入了新的检测技术。
例如，针对BMS 8-276材料的损伤检测及胶接修补检测，除了增加A扫描外，还增加了超声相控阵C扫描；针对BMS 8-276材料蒙皮与加强条的脱胶检测，引入了一种新的滚轮式探头，这种探头可以快速且高质量地完成扫查；针对BMS 8-276材料机身蒙皮、机翼或者尾部结构等大面积检测离层，波音引入了件号为MAUS V的检测系统，该检测系统为C 扫描系统，采用水作为耦合剂；针对BMS 8-276材料大面积检测离层及蒙皮与加强条脱胶，采用OMNISCAN系列仪器，搭配滚轮式超声相控阵探头，可以非常高效地完成大区域扫查；针对蜂窝结构蒙皮与芯的脱胶检测，引入了一种C扫描检测方法，这种检测方法相比传统方法具有更高的检测灵敏度；针对BMS 8-276检测离层及蒙皮与加强条脱胶的情况，波音还引入了一种超声相机检测技术，该检测技术可以采用多种显示方式，检测结果显示直观。
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。
复合材料无损检测方法
AU 技术的基本原理为 ,采用压电换能器或激 光照射等手段在材料 (复合材料或各向同性材料) 表 面激发脉冲应力波 ,应力波在内部与材料的微结构 (包括纤维增强层合板中的纤维基体 ,各种内在的或 外部环境作用产生的缺陷和损伤区) 相互作用 ,并经 过界面的多次反射与波型转换后到达置于结构同一 或另一表面的接收传感器 (压电传感器或激光干涉 仪) ,然后对接收到的波形信号进行分析 ,提取一个 能反映材料 (结构) 力学性能 (强度和刚度) 的参量 , 称为应力波因子 。
声2超声 (Acoustic2Ultrasonic ,简称 AU) 技术又 称应力波因子 ( Stress Wave Factor , 简称 SWF) 技 术 。与通常的无损检测方法不同 ,AU 技术主要用 于检测和研究材料中分布的细微缺陷群及其对结构 力学性能 (强度或刚度) 的整体影响 ,属于材料完整 性评估技术[9 ,10 ] 。
航空碳纤维复材料无损检测技术
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]。
复合材料无损检测的介绍
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。
飞机复合材料结构损伤和检测维修方法分析
飞机复合材料结构损伤和检测维修方法分析摘要：随着经济的高速发展，我国民航制造行业已经进入自主研发阶段，航空制造水平持续提升。
在制造飞机的过程中，复合材料的应用极为广泛，应用比例也在不断扩大，这使得其维修工作也越来越重要。
基于此，本文简单讨论飞机复合材料结构常见损伤，深入探讨检测维修方法，具体涉及目视法、敲击法、注射法、涂层法等内容，希望研究内容能够给相关从业人员带来一定启发。
关键词：飞机；复合材料；损伤；检测维修引言：制造飞机所使用的复合材料，具有强度高和比刚度高等特点，能够在一定程度上减轻飞机整体的重量，还拥有破损安全性较高、抗腐蚀等优点。
复合材料在实际使用的过程当中，会出现各种各样的损伤，对其进行维修、检测非常重要，合理的检测维修不仅能够避免出现安全事故，还能满足企业发展需要。
1.飞机复合材料结构常见损伤1.1划伤复合材料结构当中划伤和凿伤是常见的损伤类型，属于线性损伤，需要工作人员对破损的长度和破损深度进行详细的检查，以此来进行有效区分。
其中划伤是因为材料和尖锐物体进行了直接接触，从而造成了一定长度和深度的线性损伤，而划伤相对于划伤来说则更加宽，也可能是相对更深程度的损伤。
1.2刻痕在复合材料结构当中刻痕属于小区域损伤，需要工作人员对损伤处进行仔细检查，从其是否穿透表层来判断是否属于刻痕损伤。
1.3分层分层和脱胶这两种情况相对来说比较相似，需要工作人员检查其复合材料的内部，确定出现损伤的位置来判断属于哪种损伤情况。
其中分层是复合材料的层合板结构当中，各个纤维层之间出现剥离破坏，而脱胶则是复合材料结构当中，蜂窝和纤维层之间出现剥离破坏。
1.4穿孔在损伤问题当中，凹坑和穿孔也是比较相似的损伤情况，需要工作人员对损伤的部位进行检查，确认破坏的深度和穿透复合材料的厚度来区分属于哪种破损情况。
1.5雷击在实际的应用当中，复合材料因受到雷击或者明火从而引起复合材料的烧蚀损伤，对这种损伤问题检查工作比较简单，只需要人工观察材料表面就可以找到损伤的位置和相应的问题。
复合材料无损检测对比试块的制作工艺及测试评价
| 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。
民用航空器复合材料的无损检测技术
民用航空器复合材料的无损检测技术摘要：随着复合材料在现代飞机的广泛应用，如何对在役飞机的复合材料进行无损检测成为一个关乎飞行安全的重要问题，本文简要介绍了航空复合材料的结构类型、主要缺陷和几种适用于外场操作的无损检测方法并浅析了工作原理。
关键词：复合材料缺陷无损检测随着高强度、超高强度材料在飞机结构的应用，复合材料以其优于金属材料的多项性能而迅速发展成为航天航空工业的基本结构材料。
据悉新一代波音787干线客机的复合材料用量超过50%，中国民航飞行学院引进的SR20训练飞机机身全部采用复合材料。
随着我国大量引进基于损伤容限理念设计的飞机，对在役的复合材料构件进行无损检测是机务维修中的重要工作，也是一个难点。
由于复合材料和金属材质的缺陷有很大的差异，因此复合材料所的无损检测方法和传统的无损检测方法也有着很大的不同，本文主要介绍航空复合材料无损检测技术。
1 航空复合材料简述复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，组成新的材料。
由于各种材料在性能上互相取长补短，从而使复合材料的综合性能优于原组成材料。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
飞机上的复合材料主要是指碳纤维的复合材料，航空结构中常用的复合材料主要是层板结构和夹芯结构。
2 航空复合材料的缺陷2.1 由于工艺原因而产生缺陷在复合材料的成型过程中会由于工艺原因而产生各种缺陷：夹杂、分层、脱胶、裂纹、断裂及蜂窝芯的变形、弱粘接、节点脱开、发泡胶空洞等缺陷。
2.2 使用中产生缺陷使用中由于受载荷、振动、外来物损伤等环境因素的综合作用而出现层板表面裂纹、划伤、层板分层、脱胶、断裂；夹芯结脱胶、进水、蜂窝芯压塌等。
其中分层和脱胶是复合材料的主要缺陷，也是民航外场无损检测的主要方面。
3 复合材料结构外场无损检测方法3.1 目视法目视检查法是依然是复合材料无损检测中使用最广泛、最直接的无损检测方法。
可通过放大镜、内窥镜、光源、带视频的扫描器来增强灵敏度。
复合材料无损检测
复合材料无损检测复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，它具有轻质、高强度、抗腐蚀等优点，在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛的应用。
然而，由于其结构复杂性和多层次性，一旦出现缺陷，往往会对整体性能造成严重影响，因此复合材料的无损检测显得尤为重要。
无损检测（Non-Destructive Testing，NDT）是指在不破坏被检测物理性能的前提下，利用一定的物理方法、化学方法、电磁方法、声学方法等对被检测对象进行检测、测量、判断和分析的技术手段。
对于复合材料而言，无损检测能够及时、准确地发现材料内部的缺陷，为后续的维修和使用提供重要的参考依据。
常见的复合材料无损检测技术包括超声波检测、X射线检测、红外热像检测、涡流检测等。
其中，超声波检测是应用最为广泛的一种技术。
它通过将超声波引入被测材料中，利用超声波在材料内传播的特性，来检测材料内部的缺陷，如气孔、夹杂、裂纹等。
X射线检测则主要用于检测复合材料中的异物、夹杂物以及纤维层的完整性。
红外热像检测则是利用物体自身的热辐射，通过红外热像仪对复合材料进行表面和内部的检测。
而涡流检测则主要用于检测复合材料中的金属夹层和连接部分。
在进行复合材料无损检测时，需要注意以下几点，首先，要根据具体的检测要求选择合适的检测技术和仪器；其次，要对检测对象进行充分的准备工作，包括清洁表面、消除干扰等；最后，要对检测结果进行准确的分析和判断，及时采取相应的措施。
总的来说，复合材料无损检测是保证复合材料制品质量的重要手段，它能够及时发现缺陷，保障产品的安全可靠性。
随着科技的不断发展，无损检测技术也在不断完善和创新，相信在未来的发展中，将会有更多更先进的无损检测技术应用于复合材料的检测中，为复合材料的应用提供更加可靠的保障。
玻璃纤维蜂窝复合材料的太赫兹无损检测技术
玻璃纤维蜂窝复合材料的太赫兹无损检测技术玻璃纤维蜂窝复合材料是一种轻质高强度的材料，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
然而，由于其内部结构复杂，传统的无损检测技术难以满足其高精度、高效率的检测需求。
太赫兹无损检测技术作为一种新兴的无损检测技术，具有高分辨率、非接触、非破坏等优点，已经成为玻璃纤维蜂窝复合材料无损检测的重要手段。
太赫兹无损检测技术是利用太赫兹波段的电磁波进行检测的一种技术。
太赫兹波段的频率介于微波和红外之间，具有穿透力强、分辨率高的特点。
在玻璃纤维蜂窝复合材料的无损检测中，太赫兹波段的电磁波可以穿透材料，探测材料内部的缺陷和异物，从而实现对材料的无损检测。
太赫兹无损检测技术的优点主要体现在以下几个方面：1.高分辨率。
太赫兹波段的电磁波具有很高的分辨率，可以探测到微小的缺陷和异物，从而实现对材料的高精度检测。
2.非接触。
太赫兹波段的电磁波可以穿透材料，无需接触材料表面，从而避免了对材料的二次损伤。
3.非破坏。
太赫兹波段的电磁波不会对材料造成任何损伤，可以实现对材料的无损检测。
4.适用范围广。
太赫兹波段的电磁波可以穿透多种材料，适用范围广，可以应用于多种领域的无损检测。
目前，太赫兹无损检测技术已经在玻璃纤维蜂窝复合材料的无损检测中得到了广泛应用。
通过太赫兹无损检测技术，可以实现对玻璃纤维蜂窝复合材料内部缺陷和异物的探测，从而保证材料的质量和安全性。
同时，太赫兹无损检测技术还可以实现对玻璃纤维蜂窝复合材料的厚度、密度等参数的测量，为材料的生产和应用提供了重要的技术支持。
总之，太赫兹无损检测技术作为一种新兴的无损检测技术，具有高分辨率、非接触、非破坏等优点，在玻璃纤维蜂窝复合材料的无损检测中具有重要的应用价值。
随着技术的不断发展和完善，太赫兹无损检测技术将会在更多领域得到应用，并为人们的生产和生活带来更多的便利和安全。
陶瓷基复合材料-无损检测
5
3、局限性表现为
检测效率低、检测成本高、 检测效率低、检测成本高、双侧透射成 相对于反射式CT），不适于平板薄件的 CT）， 像（相对于反射式CT），不适于平板薄件的 检测以及大型构件的现场检测。 检测以及大型构件的现场检测。
6
4、主要应用 、
非微观缺陷的检测； 非微观缺陷的检测； 密度分布的测量； 密度分布的测量； 内部结构尺寸的精确测量； 内部结构尺寸的精确测量； 装配结构和多余物检测； 装配结构和多余物检测； CAD／CAM等制造技术结合而 三维成像与 CAD／CAM等制造技术结合而 形成的所谓反馈工程（RE）。 形成的所谓反馈工程（RE）。
10பைடு நூலகம்
被动式检测
利用工件自身的红外辐射进行检测 ,不 需要加热热源 。
11
3、优点 、
（１）检测用途广泛； 检测用途广泛； 灵敏度高，速度快； （２）灵敏度高，速度快； 检测仪器结构较简单； （３）检测仪器结构较简单； 受工件表面光洁度影响小； （４）受工件表面光洁度影响小； 使用安全，信号处理速度高， （５）使用安全，信号处理速度高，可建立自动 检测系统。 检测系统。
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本节作业
简述陶瓷基复合材料无损检测的主要方法及优特点。 简述陶瓷基复合材料无损检测的主要方法及优特点。
27
2
7.3.2 主要的无损检测方法简介
一、ｘ射线层析成像法（ｘ—ｃｔ） 、ｘ射线层析成像法（ｘ ｃｔ） 射线层析成像法（ｘ 二、红外热成像法 三、超声检测 微焦点ｘ 四、微焦点ｘ射线 声发射（ ） 五、声发射（AE）检测
3
一、ｘ射线层析成像法（ｘ—ｃｔ） 、ｘ射线层析成像法（ｘ— 射线层析成像法（ｘ 1、检测原理： 检测原理：
无损检测 超声检测 树脂基复合材料制件对比试块规范-最新国标
无损检测超声检测树脂基复合材料制件对比试块规范1范围本文件规定了树脂基复合材料制件超声检测用对比试块的设计、制作与检验要求。
本文件适用于树脂基复合材料层合板（含R角）、板/板胶接结构、夹层结构等制件的超声检测用对比试块的设计、制作、检验以及质量控制要求。
其他复合材料无损检测方法的对比试块设计、制作与检验也可参考本文件执行。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T3365碳纤维增强塑料孔隙含量和纤维体积含量试验方法3术语和定义3.13.2板/板胶接laminate/laminate bonding以层合板（3.4）与层合板（3.4）通过胶膜（3.9）粘合而成的一种层状复合结构。
3.33.4参考反射体reference reflector参考试块中已知形状、尺寸和距检测面距离的、用于校准与评估超声检测系统灵敏度的反射体。
[来源：GB/T12604.1—2020,6.4.2,有修改]3.53.6参考回波reference echo来自规定的参考反射体（3.2）的回波。
[来源：GB/T12604.1—2020,5.4.4]3.73.8层合板laminate由两层或多层同种或不同种材料压制而成的整体板材。
[来源：GB/T3961—2009,3.5.7]3.93.10分层delamination层合复合材料（3.6）的层间分离现象。
[来源：GB/T40724—2021,5.90,有修改]3.113.12复合材料composites由粘结材料（基体）和纤维状、粒状或其他形状材料，通过物理或化学的方法复合而成的一种多相固体材料。
[来源：GB/T3961—2009,3.1.11]3.133.14夹层结构sandwich construction以面板（3.12）与芯材（3.15）组成的一种层状复合结构。
陶瓷基复合材料-无损检测
制造工艺与流程
制造工艺
主要包括粉末制备、成型、烧结等工 艺。
制造流程
原料选择与制备→混合→成型→烧结 →后处理→性能检测。
应用领域与前景
应用领域
航空航天、汽车、能源、电子等领域。
前景
随着科技的发展，陶瓷基复合材料的应用领域将不断扩大，未来有望在更多领 域得到应用。
02
无损检测技术简介
无损检测的定义与重要性
现更准确的缺陷定位和定量分析。
复杂结构陶瓷基复合材料的检测
总结词
详细描述
对于复杂结构陶瓷基复合材料，如多层结构、 夹杂物和纤维增强等，无损检测技术面临更 大的挑战。
对于复杂结构陶瓷基复合材料的无损检测， 可以采用多种检测技术相结合的方法，如超 声检测与射线检测或红外检测的组合。同时， 针对不同结构和材料特性，开发专用的检测 设备和方法，以提高检测的可靠性和准确性。
利用X射线或γ射线对材料进行穿 透，通过检测穿透后的射线强度
来检测材料内部缺陷。
超声检测
利用超声波在材料中传播的特 性，通过分析反射、折射和散 射的回波信号来检测材料内部 缺陷。
红外检测
利用红外辐射对材料进行热成 像，通过分析材料表面的温度 分布来检测内部缺陷。
电磁检测
利用电磁原理对材料进行磁化 或涡流检测，通过分析材料的 磁性或导电性能来检测内部缺
射线检测
总结词
射线检测利用X射线或γ射线穿透材料 的特性，通过分析透射或散射的射线 强度，判断材料内部是否存在缺陷。
详细描述
射线检测具有较高的检测精度和分辨 率，能够检测出微小的缺陷。然而， 射线检测需要使用放射性物质，对环 境和人体有一定影响，且设备成本较 高。
磁粉检测
大型复合材料结构件检测技术研究进展
接触 ； 适用 于正在运 行 的设 备 或在用 的结 构 ， 可在 其
要求 ， 也不 可采用 破坏性 的检测 方法 ， 一般 使 用无 损 检｝ 贝 ０ ，即以不 破 坏结 构 件 的使 用性 能 为前 提 ， 采用 适 当的检测 方法来 确定 其是否 满足使 用要 求 。针 对 不 同类 型 的 大 型 复 合 材 料 结 构 件 的不 同 缺 陷 和 损 伤， 其 对应 的检 测方 法 也 不 完全 相 同。表 １中列 出 了大 型复合 材料结 构件 的缺 陷类 型及检测 特点 。 目前 ， 应 用 于检测 大 型 复 合 材料 结 构 件 缺 陷 或 损伤 的无损 检测 方 法 有 ： 声发射法、 超声波法、 ｘ射
复 合材料 是 一 种 优 良的新 型材 料 ， 具 有 比强 度 高、 比刚度 高 、 耐 烧蚀 、 耐摩 擦 以及低 密 度 等 优 良性 能， 尤 其是 易于 设计 制 造 一 体化 和 整体 制 造 大 型 构 件， 对 减轻结 构 重量 和 提 高 可靠 性 具有 不 可 替 代 的
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。
这些缺 陷和损 伤将严 重影 响材料 和构件 的使
测试原 理是 ： 给被检 测构件 施加一 定 的载荷 ， 材 料 局 部应 力集 中引起 缺 陷扩 展 和 变形 ， 能量 迅 速 释 放 而 产生 的瞬 时弹性波 ， 即声信 号 ， 通 过获 取声 信号 的幅
Hale Waihona Puke 用性能和安全性能 ， 因此针对大型复合材料结构件
样， 其 中气孑 Ｌ 、 夹 杂和分 层是最 常见 的缺 陷 。一般 同
基于太赫兹技术的复合材料无损检测研究综述
第 21 卷 第 11 期2023 年 11 月Vol.21，No.11Nov.，2023太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology基于太赫兹技术的复合材料无损检测研究综述金玉环1，朱凤霞2，封建欣1(1.北京远大恒通科技发展有限公司，北京100048；2.首都师范大学太赫兹光电子学教育部重点实验室，北京100048)摘要：随着高性能复合材料在航空航天和军事等高新领域的广泛应用，对其质量和性能检查的要求愈加引起重视，如何通过各种方法对复合材料进行无损检测成为近年来研究人员关注的热点和研究方向。
太赫兹波量子能量低，对大多数非极性物质透明，因此使用太赫兹技术对复合材料进行无损检测有着独特的应用优势。
本文基于太赫兹技术的特点，对太赫兹时域光谱和太赫兹成像技术的无损检测分别进行了详细的论述，并总结了目前复合材料的太赫兹无损检测技术发展趋势，最后对其发展前景进行了展望。
关键词：太赫兹技术；无损检测；太赫兹时域光谱；太赫兹成像；复合材料中图分类号：0437 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2022237Review of nondestructive testing of composites based on THz technologyJIN Yuhuan1，ZHU Fengxia2，FENG Jianxin1(1.Beijing Broad Hengtong Technology Development Co.，Ltd，Beijing 100048，China；2.Key Laboratory of Terahertz Optoelectronics，Ministry of Education，Capital Normal University，Beijing 100048，China)AbstractAbstract：：With the wide application of high performance composites in aerospace, military and other high-tech fields, more and more attention has been paid to the quality and performance inspectionof composites. How to conduct Nondestructive Testing(NDT) of composites by various methods hasbecome a hot research direction for researchers in recent years. Terahertz wave has low quantum energyand is transparent to most non-polar substances, so it has unique application advantages in the field ofnondestructive testing of composites. In this paper, based on the characteristics of THz technology, thenondestructive testing of Terahertz Time-Domain Spectroscopy(THz-TDS) and terahertz imagingtechnology are discussed in detail, and the current development trends of terahertz nondestructive testingtechnology for composite materials are summarized. Finally, the development prospect is outlooked.KeywordsKeywords：：terahertz technology；Nondestructive Testing；Terahertz Time-Domain Spectroscopy；terahertz imaging；composite materials相比传统材料，复合材料具有强度高、密度低、耐腐蚀等多种优点。
复合材料的超声检测技术
复合材料的超声检测技术复合材料无损检测主要应用于以下3个方面：材料无损检测；结构无损检测；服役无损检测。
材料无损检测主要解决材料研究中面临的问题，进行诸如材料内部缺陷表征、性能测试、缺陷基本判据的建立、无损检测物理数学模型的建立等研究，其检测对象主要是试样、试片。
结构无损检测主要解决结构在工艺制订、结构件制造过程中面临的问题，如对各种结构件进行无损检测所需的仪器设备等检测手段的建立、信号处理技术、缺陷判别、标准建立与完善等，检测的对象是各种装机应用的工程结构件。
服役无损检测主要研究装机结构件在服役过程中所需的无损检测方法、手段等，包括提供有关结构件残余寿命、剩余强度、损伤扩展等综合信息的评估，检测的对象是装机后的各种服役结构件。
大量的研究和应用表明，超声检测是目前对于复合材料最为实用有效、应用最为广泛的无损检测技术，它能可靠地检测出复合材料中的分层、疏松、孔隙等大部分危害性缺陷。
复合材料制品超声检测方法主要有一下6种。
1、超声C扫描检测技术超声探头接收到的脉冲回波具有不同的图像显示方式，常见的有A型显示、B型显示和C型显示。
A型显示是基础，其他两种显示方式均由A型显示的数据重建得到。
其中，C型显示是一种在一定深度探测的显示方式，图像上的纵、横坐标分别表示探头在被检体表面上的纵、横坐标，所以C型显示的结果是与扫描平面平行的一幅截面图像，并作为最常用的显示结果提供给最终用户。
超声C扫描是具有C型显示功能的探伤方法，在宏观缺陷检测中，常用频率为0.5～25 M H z的探头，采用脉冲反射法进行检测。
超声C扫描由于显示直观，检测速度快，已成为大型复合材料构件普遍采用的技术。
目前C扫描检测技术能够清晰地检出复合材料结构中体积分布类缺陷。
K.Lemster在研究金属基复合材料的机械性能时，使用超声C扫描对材料内部的均匀性和裂纹进行了检测。
国内魏勤等人利用超声C扫描对碳化硅颗粒增强铝基复合材料试样进行了检测，可以清晰地看出材料中的团聚和孔洞。
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复合材料结构无损检测技术研究周广银1王中青1童建春2（1、61255 部队航修厂，山西侯马043013 2、陆航学院机械工程系北京通州101123）Nondestructive Testing Technology for Aviation Composite Component 摘要：本文首先介绍了航空复合材料的结构类型和主要缺陷，研究了现有的复合材料外场无损检测方法的技术特点，最后分析了国内外先进的无损检测技术在应用于外场一线维修检测可行性。
关键词：直升机、复合材料、无损检测1 引入语随着直升机装备的不断发展，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的应用。
由于影响复合材料结构完整性的因素甚多，许多工艺参数的微小差异都会导致其产生缺陷，使得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，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。
无损检测是确保飞行安全的必要手段，对复合材料部件尤为重要。
复合材料部件的检测与生产制造中的检测有较大的差别，其特点为：（1)在位检测，即检测对象不动，检测围绕检测对象来进行，检测设备都是移动式或者便携式检测设备；（2）检测对象都是部件，多为中空结构，只能从外部进行单侧检测；（3）外场检测，空中作业多，检测工作实施不便。
2 航空复合材料结构类型及其缺陷航空结构中常用的复合材料结构主要有纤维增强树脂层板结构和夹芯结构。
纤维增强树脂层板结构按照材料的不同又分为碳纤维增强树脂结构(CFRP)和玻璃纤维增强树脂结构(GFRP)；夹芯结构主要是蜂窝夹芯结构、泡沫夹芯结构和少量的玻璃微珠夹芯结构。
复合材料构件在使用过程中往往会由于应力或环境因素而产生损伤，以至破坏。
复合材料损伤的产生、扩展与金属结构的损伤扩展规律有比较大的差异，往往在损伤扩展到一定的尺度以后，会迅速扩展而导致结构失效，所以复合材料在使用过程中的检测，就显得极为重要，也越来越受到人们的重视。
2.1 纤维增强树脂层板结构中存在的主要缺陷纤维增强树脂层板结构在成型过程中往往会由于工艺原因而产生缺陷，人为操作的随机性会产生夹杂、铺层错误等缺陷；固化程控不好会产生孔隙率超标、分层、脱胶等缺陷；在制孔过程和装配中会形成孔边的分层缺陷；使用中由于受载荷、振动、湿热酸碱等环境因素的综合作用会导致初始缺陷（如分层、脱胶）的扩展和分层、脱胶、断裂等新的损伤和破坏的发生。
2.2 夹芯结构中存在的主要缺陷夹芯结构在成型过程中也会由于工艺原因而产生某些缺陷；为操作误差等会产生蜂窝芯的变形、节点脱开、因为蜂窝芯过低导致的弱粘接等缺陷，固化程控不好会导致局部的贫胶或富胶、弱粘接、发泡胶空洞等缺陷；使用中会导致初始缺陷（如弱脱胶）的扩展和脱胶、进水、蜂窝芯压塌等新的损伤和破坏的发生。
泡沫夹芯结构会产生脱胶、芯子开裂等类型的缺陷。
3 复合材料结构外场无损检测方法在复合材料结构的生产过程中，为了确定其技术指标是否达到设计要求，在生产的各个环节中，都会通过不同的无损检测手段来检验产品质量，以确保产品的最终质量。
其中有些方法也被移植应用于外场的检测，这些方法包括目视法、敲击法、声阻法、声谐振法、超声检测技术、射线检测技术等。
3.1 目视法目视检查法是使用最广泛、最直接的无损检测方法。
主要借助放大镜和内窥镜观测结构表面和内部可达区域的表面，观察明显的结构变形、变色、断裂、螺钉松动等结构异常。
它可以检查表面划伤、裂纹、起泡、起皱、凹痕等缺陷；尤其对透光的玻璃钢产品，可用透射光检查出内部的某些缺陷和定位，如夹杂、气泡、搭接的部位和宽度、蜂窝芯的位置和状态、镶嵌件的位置等。
3.2 敲击法敲击检测是胶接结构的最快捷和有效的检测方法之一，被广泛地应用于蜂窝夹芯结构、板板胶接结构的外场检测，检测速度快，准确性高。
敲击检测分为：硬币敲击（Coin Tapping）；专用工具敲击，如空中客车公司推荐的敲击工具PN98A57103013；自动敲击检测工具，如日本三井公司生产的电子敲击检测仪WP-632。
3.3 声阻法声阻仪是专为复合材料板、板胶接结构件与蜂窝结构件的整体性检测发展起来的便携式检测仪器。
声阻法就是利用声阻仪，通过蜂窝胶接结构粘接良好区域与粘接缺陷区的表面机械阻抗有明显差异这一特点来实现检测的，主要用于检测铝制单蒙皮和蒙皮加垫板的蜂窝胶接结构的板芯分离缺陷检测。
它能检测结构件的脱粘缺陷，不能检测机械贴紧缺陷。
声阻法被国内的西飞公司生产中粘接质量检测和美国波音公司飞机蜂窝部件的外场检测广泛采用。
此方法操作简单，效果良好，能满足设计和使用要求。
3.4 声谐振法声谐振法是利用胶接检测仪，通过声波传播特性的测试实现对胶接结构的无损检测。
适用于检测曲率半径在500mm以上的金属蜂窝胶接结构，能检测单侧蒙皮和带垫板的金属蜂窝结构的脱粘缺陷。
该方法被国内外的多家制造企业和航空公司作为外场检测的手段和规范。
3.5 超声检测技术超声检测法是无损检测最主要的手段之一，主要包括脉冲反射法、穿透法、反射板法等，它们各有特点，可根据材料结构的不同选用合适的检测方法。
超声检测技术，特别是超声C扫描，由于显示直观、检测速度快，已成为飞行器零件等大型复合材料构件普遍采用的检测技术。
由于大型超声C扫描系统需要喷水耦合，且多数为超声穿透法检测，只能在大的检测实验室进行。
而使用中的飞机复合材料部件多为中空结构，超声穿透法对其无能为力。
因而外场的复合材料超声检测多数为传统的人工超声波A 扫描检测。
人工超声波A扫描检测可以逐点覆盖检测结构件的所有检测面，设备简单，实施方便；缺点是检测可靠性低，主要取决于检测者的技术水平和敬业精神。
3.6 射线检测技术对于复合材料结构而言，射线检测仍然是最直接、最有效的无损检测技术之一，特别适合于检测纤维增强层板结构中的孔隙和夹杂等体积型缺陷和夹芯结构中的芯子变形、开裂、发泡胶发泡不足以及镶嵌物位置异常等缺陷的检测。
射线检测对垂直于材料表面的裂纹也具有较高的检测灵敏度和可靠性，但对复合材料结构中的分层缺陷不敏感。
该方法被国内外的军方和多家航空公司作为外场检测的手段和规范。
4 复合材料结构无损检测新技术、新方法4.1 外场在位检测的便携式超声C扫描系统IUCS-II型便携式智能超声C扫描仪由中国飞机强度研究所研制，是国内研制的唯一可用于外场飞机复合材料结构检测的设备。
该设备基于超声脉冲反射法，一代产品以CTS-23A 超声探伤仪为平台研制开发，外加定位系统、专用数据采集和处理软件笔记本电脑等部分组成。
外接真空吸盘装置，可检测立面、顶面等状态的复合材料。
超声探头采用自主研发的聚焦水囊探头，具有很高的检测分辨率，可以定位损伤所处的层；且无需喷水耦合，可用于平面、曲面及装配后结构件的检测。
拉线式大位移传感器扫描定位系统可在800mm/s的探头运动速度下实现缺陷的精确定位。
针对不同的材料和结构形式，可按需要进行回波距离方式和回波幅度方式成像，检测结果实时按照与实际尺寸1∶1的显示比例显示输出。
正研发中的二代升级产品，基于工业控制计算机和数字超声卡的平台，实现数字超声仪和计算机的高度集成，实现产品数字化，缩小产品体积，更便于外场使用。
系统紧凑小巧，能精确定位损伤的水平面位置、大小及埋深，适用于在复杂环境下工作。
可检测复合材料加筋板结构的分层、脱胶、疏松、气孔及蜂窝夹层结构的贫胶、富胶、弱粘接等缺陷。
主要应用于碳纤维和玻璃纤维的层板、加筋板结构及蜂窝结构的在位检测。
4.2 X射线非胶片成像技术X射线非胶片成像技术是近年来无损检测技术发展最快的专业之一，超小型、电池供电的X射线机、射线计算机照相（Computer Radiography，CR）成像技术、数字式辐射成像技术（Digital Radiation，DR）等逐渐由实验室走向实际应用。
用可以反复使用的CR成像板（IP板）来代替传统的胶片，用CR扫描仪可快捷获取到结构内部信息的数字影像，省去了暗室处理的过程、时间和费用；由于IP板具有高灵敏度，因而只需要很少的曝光时间提高了检测效率。
系统由射线机、IP板、PCS扫描设备和计算机系统组成。
DR成像系统是一种可以在外场应用的X射线实时成像系统，被美国军方应用于复合材料结构无损检测，尤其是蜂窝结构的进水检测。
它可以直接在计算机上成像，没有中间环节。
而且系统组成简单轻巧，灵敏度高，曝光时间短，检测效率高，适合外场作业。
电池供电的脉冲式射线机是射线照相技术发展的另一个新产品，重量只有12lb，约5.5kg的脉冲式的辐射X射线，辐射总量不大（可满足CR和DR成像所需），但穿透力却足够强（270kV），是外场无损检测X射线数字成像检测的好搭档。
4.3 红外热成像技术红外热成像是利用热像仪以热图的方式非接触地测定被检工件表面的温度分布及等温线轮廓的技术。
可于检测层板结构中存在的分层、冲击损伤、脱粘和夹芯结构中的板芯脱粘、进水等缺陷。
由于其非接触、成片快速检测、可应用于外场和原位检测等优点，近年来受到广泛关注。
根据热激励方式的不同，分为脉冲加热法、调制加热法和超声波激励加热法。
其中，美国红外热波检测（TWI）公司的脉冲闪光红外热成像检测系统已经被美国军方等应用于飞机的检测，主要检测蜂窝结构的进水、脱粘和层板结构的冲击损伤和分层类损伤。
红外热成像检测技术也被空中客车公司作为其A300系列飞机的检测方法之一，它的热激励不仅包括恒温箱、红外灯、热空气枪、电弧灯等热激发方式，还包括冷空气枪、低温流体、冰箱等冷却方式。
检测的损伤类型有层板的分层、脱胶和夹杂，夹芯结构的脱胶和液体渗入，金属胶接件的脱胶和腐蚀等。
5 结束语复合材料结构在直升机结构中的应用比例越来越高，应用量的增加带来了应用中损伤的增加。
在维修过程中要保证快出飞机、出好飞机，这意味着外场的无损检测时间不能太长，最好是在原位进行、不拆卸，检测速度还要快；检测的可靠性要有保证，超标缺陷不能漏检。
上述许多先进的检测手段在国外已经应用多年，随着新技术、新装备的不断装备部队，需要进一步学习复合材料无损检测的先进技术，提高部队复合材料结构的无损检测水平。