复合材料检测技术ppt课件
复合材料应用PPT课件
石墨烯/铜 复合材料
石墨烯/银 复合材料
石墨烯是目前发现的唯一存在的一种由碳原子致密堆积而成的二维蜂窝状晶格结构的环 保型碳质新材料,具有超大比表面积(2630 m 2/g),是目前已知强度最高的材料(达130 gpa)。
美国科学家研发了一 种全新的金属材料，能够 漂浮在水面上。在设计上， 这种镁合金基复合材料利 用中空碳化硅颗粒进行加 固，密度只有每立方厘米 0.92克，相比之下，水的 密度为每立方厘米1克。 无论是制造船只甲板、汽 车零部件、浮力模块还是 车辆装甲，这种新材料都 拥有广阔的应用前景
应力工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下的耐高温材料。
陶瓷基复合材料（CMC）由于其本身耐温高、密度低的优势，在航空发动机上的应用 呈现出从低温向高温、从冷端向热端部件、从静子向转子的发展趋势。 CMC材料具有耐温 高、密度低、类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感、不发生灾难性损毁等优异性能，有望取 代高温合金满足热端部件在更高温度环境下的使用，不仅有利于大幅减重，而且还可以节约 甚至无须冷气，从而提高总压比，实现在高温合金耐温基础上进一步提升工作温度400～ 500℃，结构减重50%～70%，成为航空发动机升级换代的关键热结构用材。
树脂基复合材料在国外先进航空发动机冷端上的主要应用部位
树脂基复合材料在短舱的主要应用部位
树脂基复合材料由于其优异的比强度和比刚度，最初应用于航空航 天领域，目前正在快速商业化到其他行业,如汽车和体育用品行业。树 脂基复合材料通过成分设计和结构设计，实现特殊应用，这种功能定制 设计能实现许多其他功能，如电、热、光和/或磁性性能。MGI列出了 树脂基复合材料的9个重点发展方向。
《复合材料》PPT课件
界面在复合材料中起到传递载荷、阻止裂纹扩展和调节内应力的作 用。
界面优化
通过改变界面形态、引入界面相容剂或采用表面处理技术等方法，可 改善界面性能，提高复合材料的综合性能。
03
复合材料的制备工艺
原材料选择与预处理
增强材料选择
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比强度、高比模量等 优点。
医疗器械
复合材料可用于制造医疗器械如手术器械、牙科 设备和医疗床等，具有轻质便携、X光透过性好 和耐消毒等优点。
能源领域
复合材料可用于制造风力发电机叶片、太阳能板 支架和石油管道等，具有耐候性强、抗腐蚀和轻 质高强等优点。
06
复合材料的未来发展趋势
新型复合材料研究进展
碳纳米管增强复合材料
具有优异的力学、电学和热学性能，广泛应用于航空航天、汽车 、电子等领域。
航天器结构
复合材料用于制造卫星、火箭和导弹等航天器的结构件，如碳纤维/环 氧树脂复合材料在卫星结构中的应用。
03
发动机部件
复合材料可用于制造航空发动机的叶片、机匣和涡轮等部件，提高发动
机的推力和效率，如陶瓷基复合材料在发动机热端部件中的应用。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度 。
桥梁和道路
复合材料可用于制造桥梁结构、道路护栏和标志牌等，具有耐久性强、维护成本低等优点 。
其他领域应用
1如网球拍、高尔 夫球杆和自行车车架等，具有轻质高强和良好的 力学性能。
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
《材料测试方法》课件
目 录
• 材料测试方法简介 • 材料力学性能测试 • 材料物理性能测试 • 材料化学性能测试 • 材料无损检测技术 • 材料现代测试技术
01
材的性能
通过测试，可以了解材料在 各种条件下的性能表现，如 力学性能、热性能、电性能 等。
质量控制
测试方法的分类
破坏性测试与非破坏性测试
根据是否对材料造成破坏，测试方法可分为破坏性测试和非破坏性测试。破坏性测试会改变材料的结构和性能，而非 破坏性测试不会对材料造成损伤。
宏观测试与微观测试
根据测试尺度，测试方法可分为宏观测试和微观测试。宏观测试主要关注材料的整体性能和行为，而微观测试则关注 材料的微观结构和性质。
红外线检测
总结词
利用红外线对材料进行辐射，通过测量材料对红外线的吸收和反射来分析材料的表面和内部结构。
详细描述
红外线检测利用不同物质对红外线的吸收和反射特性不同，通过测量材料对红外线的吸收和反射光谱 可以分析材料的表面和内部结构。该方法具有非接触、无损、快速等优点，适用于塑料、橡胶、涂料 等多种材料的检测。
测试是材料质量控制的重要 手段，通过测试可以判断材 料是否符合设计要求和使用 标准。
研发与改进
测试可以为新材料的研发提 供数据支持，帮助研发人员 了解材料的性能特点，优化 材料配方和工艺。
安全评估
对于涉及安全性的材料，如 建筑材料、医疗器械等，测 试是进行安全评估的必要步 骤。
测试的重要性
保障产品质量
化学稳定性测试
总结词
化学稳定性测试用于评估材料在化学介质中的稳定性 。
详细描述
通过在不同化学介质中检测材料性能的变化，评估材 料的化学稳定性，如耐酸碱度、耐溶剂性等。
复合材料、板材和管材超声波探伤检测方法
7.2 铝及铝合金、钛及钛合金板材超声检测
7.2.1 铝及铝合金板材制造及常见缺陷 板材制造：铝锭→板坯→板材 ； 常见缺陷：气孔、夹杂、微细裂纹、厚板中可能有空腔。
7.2.2 铝及铝合金，钛及钛合金板材检测方法 1）检测方法：与钢板相同 2）探头与扫查方式 直探头、双晶直探头，频率2.5～5MHz； 扫查方式、扫查速度与钢板相同。 3）检测范围和灵敏度 检测范围：根据板厚与钢板相同； 检测灵敏度：基准灵敏度以完好部位B1＝80％满幅。
≤10＜25Ⅳ源自＜150＜100≤10
＜25
Ⅴ
超过Ⅳ级者
注：Ⅳ级钢板主要用于与承压设备有关的支承件和结构件的制造安装。
4.1.8.2 在坡口预定线两侧各50mm（板厚大于100mm时，以 板厚的一半为准）内，缺陷的指示长度大于或等于50mm时， 应评为Ⅴ级。
4.1.8.3 在检测过程中，检测人员如确认钢板中有白点、裂纹 等危害性缺陷存在时，应评为Ⅴ级。
7.1 板材超声波探伤
7.1.6 质量等级判定:按JB/T4730-2005标准4.1.7条规定评定。
等级
单个缺陷 指示长度
mm
单个缺陷 指示面积
cm2
在任一1m×1m检测面 积内存在的缺陷面 积百分比%
以下单个缺陷 指示面积不计
cm2
Ⅰ
＜80
＜25
≤3
＜9
Ⅱ
＜100
＜50
≤5
＜15
Ⅲ
＜120
＜100
40mm以上钢板检测频率为2.5MHz。 晶片直径：Ф14～Ф25mm。 单晶直探头：适用于板厚δ较大的钢板检测； 双晶直探头：适用于板厚δ较薄的钢板检测。
板厚，mm 采用探头 公称频率，MHz
无损检测ppt
PPT1 无损检测（Nondestructive Testing，NDT），是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。
是在不破坏前提下，检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。
通过使用NDT，能发现材料或工件内部和表面所存在的缺陷，能测量工件的几何特征和尺寸，能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。
NDT 能应用于产品设计、材料选择、加工制造、成品检验、在役检查（维修保养）等多方面，在质量控制与降低成本之间能起最优化作用。
NDT 还有助于保证产品的安全运行和（或）有效使用PPT2 NDT 包含了许多种已可有效应用的方法，最常用的NDT 方法是：超声检测、射线照相检测、涡流检测、磁粉检测、渗透检测、声发射检测、红外检测、激光全息检测、微波检测、目视检测等。
由于各种NDT 方法，都各有其适用范围和局限性，因此新的NDT 方法一直在不断地被开发和应用。
通常，只要符合NDT 的基本定义，任何一种物理的、化学的或其他可能的技术手段，都可能被开发成一种NDT 方法。
●在我国，无损检测一词最早被称之为探伤或无损探伤，其不同的方法也同样被称之为探伤，如射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等等。
这一称法或写法广为流传，并一直沿用至今，其使用率并不亚于无损检测一词。
●在国外，无损检测一词相对应的英文词，除了该词的前半部分——即non-destructive 的写法大多相同外，其后半部分的写法就各异了。
如日本习惯写作inspection，欧洲不少国家过去曾写作flaw detection、现在则统一使用testing，美国除了也使用testing 外，似乎更喜欢写作examination 和evaluation。
这些词与前半部分结合后，形成的缩略语则分别是NDI、NDT 和NDE，翻译成中文就出现了无损探伤、无损检查（非破坏检查）、无损检验、无损检测、无损评价等不同术语形式和写法。
复合材料缺陷及无损检测技术
常见的复合材料缺陷
夹芯结构以及蜂窝芯子
面板 胶接层 蜂窝芯子
常见的复合材料缺陷
纤维断裂、树脂富集和孔洞
常见的复合材料缺陷
面芯脱胶
常见的复合材料缺陷
芯间脱胶
常见的无损检测方法
1. 无损检测（NDT）：应用于制造过程、成品检验
和在役检测等各个阶段
2. 无损检测：在不破坏的前提下，检查工件宏观缺陷
复合材料缺陷、无损检测 及性能测试
常见的复合材料缺陷
1. 针对纤维增强层合板和夹芯板而言 2. 产生领域：生产、运输和使用过程 3. 类型：孔洞（voids, porosity)
脱胶 (debonds) 分层 (delaminatioБайду номын сангаасs) 撞击 (impact damage) 纤维断裂 (broken fibres) 树脂裂纹 (resin cracks)
状况的无损检测方法称为涡流检测
2. 原理:
常见的无损检测方法
涡流检测
常见的无损检测方法
涡流检测
常见的无损检测方法
非常规检测方法
声发射 光全息成像 红外热成像 微波检测 机械阻抗 泄漏检测 Acoustic Emission (AE) Optical Holography Infrared Thermography Microwave Testing Mechanical Impedance Leak Testing (LT)
激光全息成像
常见的无损检测方法
红外热成像：借助物体热辐射得到热气像的检测技术 特点：非接触
实时 高效 直观
常见的无损检测方法
红外热成像
常见的无损检测方法
红外热成像
铝蜂窝芯子
复合材料结构中的缺陷检测与评估
复合材料结构中的缺陷检测与评估第一章绪论复合材料是由两个或更多不同材料的组合物构成的新材料。
由于其高强度、高刚度和低密度等优点，复合材料广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。
在复合材料的生产和应用过程中，缺陷问题是一个重要的技术难题。
如何及早检测和评估复合材料结构中的缺陷，对于确保其性能和安全具有重要的意义。
本章将介绍复合材料的基本概念和结构特点，以及复合材料结构中常见的缺陷类型和成因。
第二章复合材料结构中的缺陷类型复合材料结构中的缺陷可以根据其类型分为以下几类：1.孔隙：孔隙是指复合材料中没有填充材料的空洞或气泡。
这种缺陷通常由于材料填充不均匀、挤压不当等原因造成。
2.夹杂物：夹杂物是指复合材料中存在的杂质或异物。
这些杂质或异物会削弱复合材料的力学性能。
3.毛刺：毛刺是指复合材料表面存在的尖锐物质。
这些毛刺容易导致应力集中，从而导致复合材料的破坏。
4.裂纹和缺陷：裂纹和缺陷是指复合材料中存在的裂纹、裂口或缺损。
这种缺陷通常是由于材料受力过大或者材料本身缺陷造成的。
第三章复合材料结构中的缺陷评估方法为了及早发现和评估复合材料结构中的缺陷，需要采用一些有效的检测方法。
常用的检测方法包括：1.光学检测：光学检测能够用于检测复合材料表面的缺陷，如毛刺和裂纹等。
光学检测的主要优点是快速、非接触和高分辨率。
2.超声波检测：超声波检测能够用于检测更深层的缺陷，如孔隙和夹杂物等。
超声波检测的主要优点是高灵敏度和非破坏性。
3.X射线检测：X射线检测能够用于检测复合材料内部的缺陷，如裂纹和缺损等。
X射线检测的主要优点是高分辨率和无损伤。
4.热红外检测：热红外检测能够用于检测复合材料表面的缺陷，如毛刺和裂纹等。
热红外检测的主要优点是快速、非接触和高分辨率。
第四章复合材料结构中缺陷修复方法如果复合材料结构中存在缺陷，需要及时采取修复措施，以确保其性能和安全。
常用的修复方法包括：1.填充：通过填充材料来填补孔隙或夹杂物等缺陷。
复合材料PPT
第一章
总 论
1.1 发展概况
1.2 复合材料定义、命名 和分类 1.3 复合材料的基本性能
第一章 总 论
1.1 发展概况
材料发展历史： 石器、铜器、铁器时代等 实现生产、科学目的： 新材料研究 材料科学历史： 四十多年
问 题： （1）复合产物能否为液体或气体？ （2）复合材料是不是只能是一个
连续相与一个分散相的复合？
1.2.2 命名
例：玻璃纤维增强树脂基复合材料命名
玻璃钢 玻纤增强塑料、玻璃塑料、玻璃布 层压板、玻璃纤维复合材料
命名原则：
增强材料+基体材料+复合材料
例：碳纤维环氧树脂复合材料 书写： 碳/环氧复合材料
亚短钢纤维（长度40—60mm) 短钢纤维（长度20—35mm) 超短钢纤维（长度＜15mm)
横截面形状：圆形、矩形截面 钢纤维主要品种：不锈钢、低碳钢
图 15
高架桥
1.3.6 三种复合材料性能比较 （1）使用温度、硬度 使用温度： CMC >MMC > PMC 硬 度: CMC >MMC > PMC
纤维增强树脂基复合材料：
● 基体强韧性降低裂纹扩展速度 ● 纤维对裂纹阻隔作用，使裂纹 尖端变纯或改变方向
裂纹扩展路径曲折、复杂
图12 三种材料疲劳性能比较
1—碳纤维复合材料
3—铝合金
2—玻璃钢
金属疲劳强度=20—50%抗张强度
碳纤维复合材料疲劳强度=
70—80%抗张强度
（3）减振性能好 影响自振频率因素：
1.3.2 聚合物基复合材料及主要性能
《复合材料的特性》课件
复合材料是由两种或多种材料组合而成的，这些材料可以是金属、非金属、有机或无机材料，通过一定的工艺技 术，如挤压、铸造、热压等，将它们结合在一起，形成一个整体。这个整体具有各组分材料所不具备的特性，从 而满足各种不同的需求。
分类
要点一
总结词
复合材料可以根据不同的分类标准进行分类，如按组分类 型、形态、制造工艺等。
声学性能
通过调整复合材料的结构和组成，可 以控制其声学性能，如隔音、吸音效 果。
化学性能
耐腐蚀性
环境适应性
复合材料中的基体和纤维对各种化学环境 有很好的耐受性，不易被腐蚀。
某些复合材料能在极端环境中保持稳定， 如高温、高压、高湿或强辐射环境。
良好的密封性
可设计性强
复合材料的结构特性使其具有很好的气密 性和水密性，适用于需要密封的场合。
高性能化
随着科技的不断进步，对复合材料性能的要求也越来越高，高性能 复合材料将得到更广泛的应用。
智能化
随着物联网、传感器等技术的不断发展，复合材料将逐渐实现智能 化，提高其使用效率和安全性。
技术挑战
01
02
03
制造技术
复合材料的制造技术要求 高，需要精确控制各组分 的比例和分布，提高制造 效率和质量。
聚合物基复合材料的生产工艺主要包 括手糊成型、喷射成型、层压成型、 模压成型等。
喷射成型是通过将树脂和增强材料混 合后，通过喷枪喷射到模具表面，快 速固化形成复合材料制品。
金属基复合材料工艺
金属基复合材料是以金属或其 合金为基体，以纤维、晶须、 颗粒等为增强剂，通过复合工
艺制备而成的材料。
金属基复合材料的生产工艺主 要包括铸造、粉末冶金、扩散
可以根据特定的化学环境需求，设计复合 材料的组成和结构，以满足各种应用需求 。
《材料分析测试技术》课件
在生物学领域，材料分析测试技术用于研 究生物大分子的结构和功能，以及生物材 料的性能和生物相容性。
医学领域
环境科学领域
在医学领域，材料分析测试技术用于药物 研发、医疗器械性能评价以及人体组织与 器官的生理和病理研究。
在环境科学领域，材料分析测试技术用于 环境污染物检测、生态系统中物质循环的 研究以及环保材料的性能评估。
反射光谱测试技术
通过测量材料对不同波长光的反射率，分 析材料的表面特性、光学常数和光学性能 。
发光光谱测试技术
研究材料在受到激发后发射出的光的性质 ，包括荧光、磷光和热辐射等，以了解材 料的发光性能和光谱特性。
透射光谱测试技术
通过测量材料对不同波长光的透射率，分 析材料的透光性能、光谱特性和光学常数 。
磁粉检测技术
总结词
通过磁粉与材料相互作用，检测其表面和近表面缺陷。
详细描述
磁粉检测技术利用磁粉与被检测材料的相互作用，通过观察磁粉的分布和排列，检测材 料表面和近表面的裂纹、折叠等缺陷。该技术广泛应用于钢铁、有色金属等材料的检测
。
涡流检测技术
总结词
通过电磁感应在材料中产生涡流，检测其表 面和近表面缺陷。
《材料分析测试技术》ppt课件
目录
• 材料分析测试技术概述 • 材料物理性能测试技术 • 材料化学性能测试技术 • 材料力学性能测试技术 • 材料无损检测技术 • 材料分析测试技术的应用与展望
01
材料分析测试技术概述
Chapter
定义与目的
定义
材料分析测试技术是指通过一系列实验手段对材料 进行物理、化学、机械等性能检测，以获取材料组 成、结构、性能等方面的信息。
电学性能测试技术
电容率测试技术
飞机复合材料的先进无损检测技术
飞机复合材料的先进无损检测技术随着航空工业的不断发展和进步，复合材料越来越广泛应用于飞机的制造中。
而复合材料的质量和结构特性对飞机的安全性和寿命有着至关重要的影响。
检测复合材料的缺陷和损伤并及时修复，是保证飞机安全飞行的关键。
传统的无损检测技术在检测复合材料时具有很大的局限性，因此需要先进的无损检测技术来检测复合材料的缺陷和损伤。
复合材料是由不同的复合材料制成的，包括纤维增强复合材料和蜂窝增强复合材料。
由于复合材料的组成、结构和性能差异较大，传统的无损检测技术（如X射线和超声波检测等）难以对复合材料的缺陷和损伤进行精确定位和准确诊断。
因此，需要先进的无损检测技术，如红外热显像技术、激光扫描、电学阻抗法等方法，来检测复合材料的缺陷和损伤。
红外热显像技术是一种基于物体表面温度分布的无损检测技术。
当电热成像仪扫描被检测的复合材料时，仪器可以获取被检测物体表面发射的红外辐射能量，并转化为热成像图像。
这种技术可以快速地发现复合材料中的缺陷和损伤，如气泡、地板、分层、杂质和裂纹等。
由于其非接触性和高准确性，红外热显像技术已广泛应用于飞机制造及检测领域，并且被认为是一种非常实用的检测方法。
激光扫描技术是另一种先进的无损检测技术，它可以实现在复合材料表面进行快速三维成像。
这种技术通过通过激光扫描器扫描材料表面来获取大量的数据点，然后通过三维重构软件，将数据点转化为三维模型，从而检测出材料中的缺陷和损伤。
相比于传统的方法，在大幅度提高检测精度和准确性的同时，还大大减少了检测时间和人工成本。
电学阻抗法是一种非常常见的无损检测技术，该技术通过安装电极，在复合材料内部施加一定的电流，然后根据材料内部物理属性的不同，检测出材料中可能存在的缺陷和损伤。
电学阻抗法的优点是不受表面损伤影响，可以快速高效发现材料内部的问题，并为材料的优化设计提供可靠数据。
复合材料孔隙率的测定ppt课件
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THE END!
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复合材料在制造过程中容易产生的 缺陷可以分为宏观缺陷和微观缺陷 两大类。就微观孔隙缺陷而言，其 显著的特点是缺陷细微，甚至小到 微米级，分布在树脂或树脂基纤维 界面之间，呈明显体积分布。不仅 宏观缺陷的存在影响复合材料的性 能，微观缺陷的存在也会直接影响 复合材料力学性能和可靠性。
如孔隙，对于动态的力学性能来说
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③显微照相法
该方法是一种常用的对孔隙率做 定量分析的方法。使用前先在所 测试件上选取几个截面，并进行 抛光处理，然后放在配有一定数 量方格参考物的显微镜下观察试 件的抛光截面，最后对落在方格 交叉点上的孔隙进行计数。如图 所示，得到面积孔隙率公式:
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采用这种方法可以看出孔隙的种类、形状、大小 及分布。是目前孔隙率检测方法中精度最高的，但 由于其检测的是局部截面的孔隙率，只能按统计方 法来求出试件整体的孔隙率，因此要获得高的精确 度，必须对大量截面进行检测。因此其精度只比其 它方法相对来说略高一些。
等，现就其中几个比较常用的方法进行介绍
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①密度测量法
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16
由公式可知，该法得到的孔隙率是所测材料的 体积孔隙率，此方法的前提条件是树脂浇铸体 必须没有气泡，并且测定浇铸体密度时固化温 度、时间、压力等参数应与复合材料一致。
这种方法测得的孔隙率数值的精确度较低，一 般为 ±0.5%，这限制了低孔隙率情况下的应用。 该法相对来说操作简单，容易实现，不需要太 复杂仪器，因而得到广泛应用; 缺点是无法得 知孔隙尺寸、形状和分布，且一般精度不是很 高，可以与其它方法配合使用。
飞机复合材料的先进无损检测技术
飞机复合材料的先进无损检测技术飞机是一种复杂的工程结构，为了确保飞机的安全性和可靠性，对飞机结构进行定期的检测是非常重要的。
传统的无损检测技术如X射线检测、超声波检测等在飞机结构检测中已被广泛应用，随着飞机结构材料的发展，特别是复合材料的广泛应用，传统的无损检测技术已经无法满足对复合材料结构的精确检测要求。
发展先进的无损检测技术对于保障飞机的飞行安全和维修保养至关重要。
复合材料是由纤维增强材料和基体材料组成的复合结构材料，不仅具有高强度、高刚度和低密度等优点，还具有良好的抗腐蚀性能和耐久性。
在飞机结构中广泛应用的复合材料主要有碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料。
复合材料的非均匀性和复杂性使得传统的无损检测技术无法准确判断材料的损伤状态和性质。
针对复合材料的特点和检测需求，先进的无损检测技术得到了广泛的研究和应用。
红外热成像技术是一种基于材料热响应原理的无损检测技术。
通过探测材料表面的热辐射来获取材料的温度分布情况，并通过处理图像来分析和判断材料的损伤状态。
红外热成像技术可以快速、非接触地检测复合材料的缺陷、损伤和粘接质量等问题，具有较高的敏感性和准确性。
声发射技术是一种用于监测结构材料损伤的无损检测技术。
声发射技术通过探测材料内部的微小应力释放来判断材料的损伤状态和临界破裂点。
对于复合材料结构，声发射技术可以检测到微小的损伤，如纤维断裂、界面剥离和裂纹扩展等，能够提前预警飞机结构的损伤演化过程。
电磁波检测技术是一种基于材料对电磁波的响应特性进行无损检测的技术。
电磁波检测技术包括电磁超声波检测、电磁涡流检测和磁学传感检测等多种方法。
这些方法都可以对复合材料进行快速、准确的无损检测，可以检测到材料内部的隐蔽缺陷和损伤。
纳米材料检测技术是一种新兴的无损检测技术。
纳米材料具有特殊的物理和化学性质，可用于制备高灵敏度的传感器，用于对复合材料进行精确检测。
纳米材料可以通过改变结构和表面性质来适应复杂材料的检测需求，提高检测灵敏度和准确性。
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
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。
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是一种由两种或多种不同性质的材料组合而成的新材料，在工程领域有着广泛的应用，如航空航天、汽车制造、建筑结构等。
然而，与传统材料相比，复合材料在制造和维修过程中面临着许多困难，其中最重要的是如何进行质量检测。
超声检测技术作为一种非破坏性的材料检测方法，被广泛应用于复合材料的质量检测中。
超声检测技术基于超声波在材料中传播的物理特性，通过控制超声波的传播路径和接收到的信号，可以获取材料内部缺陷的信息。
复合材料的超声检测技术主要包括超声波传播和接收系统、信号处理和数据分析算法。
超声波传播和接收系统是超声检测技术的关键。
传统的超声检测技术通过探头将超声波发送到复合材料中，然后接收从材料中传播回来的反射波信号。
然而，由于复合材料的涌波导致超声波的强大衰减，传统的超声检测技术很难获得准确的信号。
为了克服这个问题，研究人员提出了基于相控阵技术的超声检测方法。
相控阵技术采用多个探头同时发送超声波，并通过合理控制超声波的传播路径和接收到的信号，可以提高信号的强度和分辨率。
信号处理和数据分析算法是复合材料超声检测技术的另一个重要方面。
传统的超声检测技术通常通过观察反射波信号的幅度和时间，来判断材料中是否存在缺陷。
然而，由于复合材料的涌波导致信号的幅度衰减和波形变化，这种方法往往不够准确。
为了提高检测的准确性，研究人员提出了一系列的数据处理和分析算法，如频谱分析、波束成像和模态分析等。
这些算法可以从传感器接收到的信号中提取有用的特征，并通过比较这些特征和预先设定的阈值，来判断复合材料中是否存在缺陷。
复合材料的超声检测技术在实际应用中具有许多优点。
首先，它是一种非破坏性的检测方法，可以避免对材料的进一步损害。
其次，它可以快速准确地检测出复合材料中的缺陷，使得制造和维修过程更加高效。
第三，它具有较高的灵敏度和分辨率，可以检测出较小的缺陷。
然而，复合材料的超声检测技术也存在一些挑战和难点。
首先，复合材料的声学性质复杂，导致超声波的传播和接收过程受到干扰。
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典型陶瓷基复合材 料的制备（2讲）
第1讲绪论、第2讲陶瓷基复合材料的研究进展及特点、第8 2 讲复合材料力学及检测技术，共15讲，最后考试。
各向异性
典型国产树脂基复合材料单向板的力学性能
HT3/5224（高强 HT3/QY8911（高强
碳纤维/环氧）
碳纤维/双马）
纵向拉伸模量E1（GPa）
140
135
26.4 26.7
4
层合板静态力学性能表征与测试
纵向拉伸力学性能 横向拉伸力学性能 纵向压缩力学性能 横向压缩力学性能 纵横剪切力学性能 短梁层间剪切强度 弯曲性能
5
拉伸力学性能试验
GB/T 3354－1999 定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法 测试：纵向拉伸模量E1、主泊松比ν1 、纵向拉伸强度Xt ；横向拉伸模量E2、
G12
1 2 12
/ 2
x y
P
2bh( x y )
12
i
b 短梁层间剪切强度试验
标准：GB/T 3357－1982 单向纤维增强塑料层间剪 切强度试验方法 测试层间剪切强度τi
13
弯曲性能试验
GB/T 3356-1999 单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法 测试：弯曲强度f和弯曲模量Ef
1.60
1210
221
756
138
Kevlar49/环氧 1.38
1520
86
高强碳/双马
1.61
1548
135
1101 961
62.3 83.9
硼纤维/Al
2.49
1343
217
539
SiC /SiC
2.1
300
100
142
高强铝合金
2.7
647
72
239
高强钢
7.83
1750
207
223
87.1 47.6
7
压缩力学性能试验（ASTM D 3410及GB/T3856—83标准 ）
8
压缩力学性能试验（HB 5485—91标准 ）
9
压缩力学性能试验（GB/T 5258—1995标准 ）
10
压缩力学性能试验（GB/T 5258—1995标准 ）
11
面内剪切力学性能试验（纵横剪切试验）
GB/T 3355—1982 纤维增强塑料纵横剪切试验方法 测试：面内剪切模量G12、面内剪切强度S
损伤：（加工使用中） ❖ 分层 ❖ 冲击损伤 ❖ 纤维断裂
28
常用检测方法和原理
敲击 超声检测 X射线照相 声振检测 声发射检测 声－超声检测
29
敲击检测
原理：复合材料受敲击振动后，有缺陷、 无缺陷发出的声响不同，判断缺陷性质、 大小、位置 特点：
简单 分辨率低（1mm厚板，>Φ25） 经验性
➢ B型：显示被检测件截面视图发现缺陷 ➢ C型：显示缺陷平面图
特点：
主要检测气孔疏松和分层
34
超声检测成像系统主要性能指标
35
超声检测
超声C扫描检测分层（172厂C扫描仪）
36
超声检测
超声波C扫描检测冲击损伤（西工大美国PAC公司C扫描仪）
复合材料的力学性能与 检测技术
蔡浩鹏 武汉理工大学高分子复合材料系
1
教学内容
第2章 （2讲）
CMC用 基体材料
第6章 （2讲）
检测加工及评价
非金属基复合 材料
第3章 （1讲）
CMC用 增强材料
CMC的 制备技术
CMC的界面和增 韧机理
其它非金属基复合 材料
第4章 （2讲）
第5章 （2讲）
第7章 （1讲）
30
敲击检测
标准敲击锤：4次/秒 31
敲击检测
电子敲击器— 便携式敲击检测仪（冲击器，传感器，显示器）
日本WP-632 敲击胶接监测仪
32
超声检测
原理： 频率：1－10Mhz 工作方式： 脉冲回波法 穿透法
33
超声检测
显示方式
➢ A型：显示被检测件上特定点的振幅与反射时 间（脉冲回波法）
开孔压缩强度试验
HB 6741－93 碳纤维复合材料层压板开孔压缩试验方法
18
冲击后压缩强度
冲击损伤
19
冲击后压缩强度
冲击后压缩强度降曲线（T300/5208）
20
冲击后压缩强度
冲击装置
21
冲击后压缩强度
冲击后压缩强度
HB 6739－93 碳纤维复合材料层压板冲击后压缩试验方法 BSS 7260 先进复合材料压缩试验方法
14
层合板韧性性能试验
开孔拉伸强度试验 开孔压缩强度试验 冲击后压缩强度试验 I型层间断裂韧性试验 II型层间断裂韧性试验 边缘分层层间断裂韧性试验
15
开孔拉伸和压缩强度试验
16
开孔拉伸和压缩强度试验
开孔拉伸强度试验
HB 6740－93 碳纤维复合材料层压板开孔拉伸试验方法
17
开孔拉伸和压缩强度试验
横向拉伸强度Yt
6
压缩力学性能试验
GB/T 3856－1983 单向纤维增强塑料平板 压缩性能试验方法； HB 5485－91 碳纤维增强树脂基复合材料薄板 压缩性能试验方法； GB/T 5258－1995 纤维增强塑料薄层板 压缩性能试验方法。
测试：纵向压缩模量E1、主泊松比ν1 、纵向压缩强度Xc ；横向压缩模 量E2、横向压缩强度Yc
22
层间断裂韧性试验
层压板结构的层间应力集中问题
23
层间裂纹问题（层间断裂力学）
层间断裂韧性是表征复合材料层合板抵抗层间裂 纹扩展的能力，一般有能量释放率G来表示。
24
I型层间断裂韧性试验
HB 7402－96 碳纤维复合材料层压板I型层间断 裂韧性GIc试验方法
25
II型层间断裂韧性试验
HB 7403－96 碳纤维复合材料层压板II型层间断裂 韧性GII c试验方法
26
复合材料的无损检测技术
27
缺陷与损伤的类型
缺陷：（制造原因）
❖ 气孔（孔隙率） （<2%）孔隙率每增 加1％，剪切强度下 降5－10％
❖ 疏松 ❖ 分层 ❖ 脱粘（胶接件） ❖ 夹杂 ❖ 富酯与贫酯 ❖ 纤维弯曲或偏离
99
81.2
3
高比强度和比刚度
典型连续纤维增强复合材料力学性能
材料
S玻璃/环氧 高强碳/环氧
密度 （g/cm3）
2.0 1.57
拉伸强度 （MPa）
1790 1520
拉伸模量 （GPa）
55 138
比强度 （MPa/g/cm3）
895 968
比模量 （GPa/g/cm3）
27.5 87.9
高模碳/环氧
横向拉伸模量E2（GPa）
8.6
8.8Leabharlann 面内剪切模量G12（GPa）
5.0
4.5
主泊松比V12
0.35
0.33
纵向拉伸强度Xt（MPa）
1400
1239
横向拉伸强度Yt（MPa）
纵向压缩强度Xc（MPa） 横向压缩强度Yc（MPa）
50 1100 180
38.7 1281 189
面内剪切强度S（MPa）