复合材料无损检测技术
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
复合材料微波无损检测技术的研究
缺陷 ， 对于复 合 材料 非 金 属 基 底及 内部 缺 陷 无 法
侯
哲， 男， １ ９ ８ ９年 ４月 生 ， 硕 士 研 究 生 。山 西 省 太 原 市 ， ０ ３ ０ ０ ２ ４ 。
第４ １卷
检测¨ 。
第 １期
化
工
机 械
２ ７
王 晓明等 用这 种方 法 测 量厚 度 ４ ． ６ ｍｍ、 半 径
次 扫描 只能检 测 ０ ． ５—１ ０ ． ０ ｍｍ 的宽 度 ， 检测 周
期长 、 费用 高 。 声 一超声 检测技 术适 用 于复合 材料 的完 整性 评估 ， 可 以检测 出复合 材 料 中的孔 隙 、 分 层及 脱粘 可应 用于 复合材 料结 构 中缺陷无 损检 测 的技 术很 多 ， 包 括 超 声检 测 技术 、 射 线 检测 技 术 、 声发 射 技术 、 工业 Ｃ Ｔ检 测 技 术 、 声 一超 声 技 术 、 涡 流 检 测技 术 、 红外热波成像技术 （ 以 上 称 常 规 检 测
２ ６
化
工 机
械
２ ０ １ ４矩
复合 材 料微 波无 损检 测 技 术 的研 究
侯 哲 段 滋 华
（ 太 原 理 工 大 学化 学 化工 学 院 ）
摘
要
介 绍 了复 合 材料 无损 检 测 的各 类 方 法 ， 并 与 微 波检 测 法 对 比 ， 分析其优 缺点 ， 重 点 阐述 微 波 检
红 外热 波检测 法适 用 于检测 复合 材料 界面脱 粘 类缺 陷 ， 并 能 准 确 地 检 测 出分 层 的 深 度 。但 该 方 法 受 周 围 环 境 温 度 的影 响 较 大 ， 检 测 精 度 不 高 。 １ ． ２ 微波 检测 技术 与 常规无 损检 测 技 术 相 比 ， 微 波 检测 技 术 的 特点 具体 表 现为 ： １ ｆ ．微 波无 损检 测 属 非 接 触检 测 ， 可 以快 速 、
无损检测技术在碳纤维复合材料检测中的应用研究
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。
木塑复合材料力学性能的无损检测
（ ）纵 向共振实验 ：手 指轻轻地握持试 件 的中部， １ 用 小锤敲击试 件 的一端 ， 用高灵敏 拾音器在 试件另一端 附近接 收信 号 ，信 号经 过放大后 ，传到 Ｆ Ｆ（ Ｆ 快速傅里 叶变换 ） 分析仪进 行解析 ， 到共振频 率， 得 利用公式 （ ） １
用 效果为前提 ，对材料 进行有 效的检验 和测试 ，借 以评
然 这种 方式测得 的结果准确 ， 经过破坏 测试后 的试件 但 通 常 已不再具有 实用价值 ，造成很大 浪费 ，并且 由于无 法对 所有产 品进行 百分之百 的检测 ， 因此也无 法保证木 质 复合材料 的材质万 无一失 。另外 ，这种检测 方法耗时 较 长 ，条件 苛刻 ，不 适于生产线上 的连续 快速检 测 。在 这种 情况下 ， 在借鉴其 它材料科 学领 域研究成 果 的基础 上 ， 开始应 用 一 门新 兴 的综合 性科 学技 术—— 无 损检 测 。所谓无 损检 测 （ 又称 非破坏检 测 ） ，是在 不破坏物 质 原有 材质 和 形状 情况 下 ，对材 料 的一些 特 性进行 检 测。 这种 无损检 测最大 的优 点是不会破坏 材料 的原有特
性 ，而且 能在 短时 间内获得结果 ，以便 使工作人 员进行
材质判 断，有利于 生产 的连续性 和生产效率 的提 高 。通 过对木质 复合材料 无损检测 的研 究 ， 并进 一步将其应用 于实 际中，可 以节 约原材料 ，保证 产品安全可靠 。 在本研 究 中，采用振动法 （ 如纵 向共振 实验 、弯 曲 振 动 实验 等 ）对 木塑 复合材 料 的 力学性 能 进行无 损检 测 ，并对检 测结果进行 分析 。
１ 引 言
随着人们环保 意识 的加 强， 要求保 护森林 资源 的呼 声 日趋 高涨 ， 收利用 低成本 的废 旧木材 和塑料成 为工 回 业界 和科学界普遍 关注的 问题 。在这种 情况 下，木 塑复 合材料应运 而生 ，其应用 也星 加速发展 趋势 。木塑 复合 材料可 以回收利用废 旧木材和塑料 ， 生产 的木塑 复合 材
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。
碳纤维复合材料的无损检测方法探讨
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
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。
浅谈碳纤维复合材料的无损检测
声发射检测技术可以对声发射法来说，缺陷所处的位置和方向并不影响声发射的检测效果，即用声发射检测技术无法检测出缺陷的位置。
综上，红外热波检测技术可以对碳纤维复合材的裂纹、分层等内部缺陷进行无损检测，但是根据红外热波检测的原理可知，检测过程要经过加热、热传导、形成温度梯度，进而产生辐射等多个步骤，因此，在检测过程中需要一定的时间，不能进行快速的扫描检测。
1.2渗透和层析检测方法采用渗透和层析检测碳纤维复合材料缺陷，是利用各组分物理性质的不同，将多组分混合物进行分离及测定的方法。
1.4微波无损检测方法微波检测技术是以微波物理学、电子学和微波测量为基础的微波技术应用。以微波作为信息载体，对各种材料构件和自然现象进行检测和诊断，对物体性能和工艺参数等非电量进行非接触、非污染的快速测量和监控，是一门新兴的综合性技术科学。微波检测的原理是研究微波与物质之间的相互作用，通过微波的物理特性（如反射、散射、衍射、透射及多普勒效应等）及被检测材料的电磁特性（如介电常数和损耗的相对变化）来测量微波基本参数的变化，以实现对被测材料的性能、缺陷等非电量的检测。
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。
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。
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 。
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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。
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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
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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
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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复合材料无损检测技术
超声无损检测技术是复合材料非常重要的检测手段，其使用的检测频率通常为0.5～25MHZ。
超声脉冲通过探头发射进入待检测材料，并对反射和穿透信号进行分析，以得到材料结构的相关信息。
虽然手动检测方法还在广泛使用，但越来越多的航空制造企业开始使用自动化的检测系统以产生直观的扫描图像，如投影图像和横断面图像，即所说的C扫描和B扫描成像。
许多航空材料和结构可以用这种方式进行成像和显示，并可检测多种类型的缺陷。
对于复合材料，需要检测粘接缺陷、分层缺陷、孔隙率以及分层间的异物等。
检测技术
用于自动化检测的设备通常使用3种耦合方式，从使从探头发射的超声有效进入待检零件，他们分别是接触法、水浸法和喷水法。
接触法，即让检测探头与待检测件直接接触。
该方法的优点是在检测曲面零件时可使用机械跟踪器，但检测速度受到限制。
在大多数情况下，使用水浸或喷水方法进行自动化检测，待检测零件完全浸入水中，或声束通过喷出的水柱达到零件表面。
水浸检测方法通常使用脉冲回波技术从一端进行检测，同一个探头既发射又接收。
最近由超声波科学有限公司(USL)安装的水浸系统升级为可在2种模式下操作，根据检测的要求和零件的形状而定。
在第一种模式下，复杂形状零件使用单探头，扫描线速度500MM/S，往复运动间隔1MM，即相当于每小时扫描面积大约为2M2;系统还可以以第二种更高效的方式进行扫描，该方式使用100MM宽的相控阵探头，将相控阵扫描和机械运动相结合。
该方式在检测平板件和单曲面件时可实现每分钟1M2的产量，与单探头相比，生产能力大幅提升。
一个相控阵探头包含了128个独立的晶片，这些晶片以非常小的间隔，顺序发射超声脉冲。
通常是每秒 20000次，也就是说在相控阵探头随着机械运动机构覆盖整个零件的时候，像完成整个阵列128个晶片这样的一次扫描，每1秒钟
就可以完成几百次。
每个独立的晶片都可以被控制，在检测材料很小的一块区域内可以产生非常细节的图像。
复合材料检测通常使用喷水检测方法，一个探头发射出来的声束通过喷出的
水柱，被另外一侧的第二个探头接收。
在扫描时，两侧的水柱角度必须是精确控制的，并保持同轴，否则就会丢失超声信号。
这就对机械控制系统提出了非常严格的要求，尤其是在检测双曲面零件时，此时如果想提高产能将是非常困难的。
但对于USL系统，即使扫描复杂曲面的零件，扫描速度依然可以很快，而且不会降低检测质量。
在军用和商用飞机中使用的复合材料零件通常形状非常复杂，超声检测系统
需要集成多个机械运动轴，以扫描这些复杂形状的零件。
典型的系统将有10～
12个轴，这些轴同时联动，以便跟踪零件轮廓。
USL系统具有2种不同的结构：一个是水平操作臂结构，而另一个是垂直操作臂结构。
如何选择，取决于客户的意愿和需要检测零件的范围。
有些时候喷水和水浸两种方法都需要，在这种情况下垂直操作臂结构更加适合。
总体来说，复合材料的多曲面跟踪检测要比水浸检测系统复杂得多，世界上大部分的制造商都是从水浸做起，但真正能够实现10～12轴扫描的多曲面跟踪检测系统的厂家并不多，而USL公司在制造该类型系统
方面已经有近20年的经验，该类型系统数量也有10多套，积累了丰富的经验。
CATIA模型
对于水浸和喷水检测系统，主要的潜在瓶颈就是如何对复杂形状零件进行编程，而通过直接从CATIA(计算机辅助三维设计系统)中获取复杂形状零件的轮廓，可解决零件编程问题。
但不足的是，CATIA模型，特别是复合材料零件的模型，并不总是与待检测
零件的真实形状相符。
部分是因为零件从工装上取下的时候，零件会发生塑性回弹，还因为这些零件并不是自支撑的，而是通过2点或3点支撑的，这样就会出现下垂和扭曲等变形。
这样在检测设备上的零件
就与CATIA模型之间产生了微小的不同。
虽然这样的不同不是很大，但足以影响超声系统在检测复杂形状零件时的效果。
USL开发出了一种自动测量零件位置和真实形状的软件程序，在扫描之前使用。
它将在三维方向上调整扫描轮廓，并重新计算联动的最多12根轴的位置，这样各轴跟踪的就是真实的零件轮廓，而不是理论的轮廓。
该过程避免了重复扫描过程，因为在通常情况下只有扫描全部结束后才会显示出实际轮廓与理论轮廓是否一致。
另外，还需要设备使用超高规格的超声设备，具有高的信噪比和极好的抵抗外界噪声的能力。
但这还不足以保证小缺陷的100%检测。
所有这些促使USL开发集成了许多特殊功能的系统，以满足检测的要求，这些系统已经在世界范围内得到广泛地应用。
声束的控制
在任何超声检测中，都需要严格控制声束与零件表面的角度。
如果待检测的材料是完全平直的，情况就要简单得多，但实际检测中这样的情况很少。
实际零件表面的轮廓是变化的，并可能是随机和不可预测的。
为了实现板材检测的高产能，需要使用多探头组，并配备多路复用器。
典型的是配7和15个长方形探头，交错排列，覆盖80MM和150MM的宽度。
由于材料是在水浸箱中进行检测的，所有探头在查找缺陷的同时，还测量板材的表面位置。
测量出的板材表面到探头表面的距离，即水程，可显示探头与表面的中间的角度。
并用该数据实时对探头操作器进行调整，这样检测的角度就保持在正确的数值上(通常是90°)。
这样就可以确保探头垂直板材表面，并对其进行可靠的检测。
在扫描结束后，在C扫描图上会标明可能的缺陷。
扫描装置自动移动到每个缺陷位置，操作者对其进行确认，判断是一个缺陷还是表面上的标签或是气泡。
由于长方形探头的设计是用于查找缺陷的，但不能精确确定缺陷尺寸，所以在此使用一个圆形聚焦探头对缺陷进行评定。
在有些情况下还使用前面提到的相控阵扫描，但还是多探头组扫描的产能更高。
在设计零件时，无损检测通常是最后被考虑的事情，所以就会使问题变得更复杂。
现在的许多高级组装方法，如扩散焊、摩擦焊、摩擦搅拌焊越来越多地用
于日常生产中，并生产出非常复杂的金属零件，就需要特别形式的无损检测。
这就对检测设备制造商和无损检测实际操作者提出了新的要求。
同样，对于航空复合材料来说，由于越来越多地使用树脂转移模成型工艺，也出现了同样的问题。
这些问题都需要解决，而且不能引起制造过程的瓶颈和后续问题，所以就需要不断地对仪器、机械和软件进行创新。