复合材料无损检测技术的现状与展望.pdf

第十三届国际复合材料学术会议专辑

复合材料无损检测技术的现状与展望

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*%,41*5)*&(+%2#.6%+5+37/+"8+9-+$(&#$

中国航空工业制造工程研究所研究员刘松平郭恩明

［摘要］回顾了复合材料无损检测技术的发展，@>年代后，才真正走向复合材料无损检测，研究出了
从材料、结构和服役!个方面介绍了复合材料无损检许多适应复合材料特点的无损检测新技术、新方法，从
测技术的现状及今后的发展趋势。而为解决复合材料的无损检测、促进复合材料的推广
关键词：复合材料无损检测超声应用发挥了重要作用。
［:;’2<:82］"#$%$&$’()*$+,(-+(+%$.,/01,2&$目前复合材料无损检测已经应用于材料、结构件
,$.,2+34+%$&4’04,2(+（56"78）,$1#+(’(39-(/1(*)(.2,$.2.和服役无损检测!个方面。技术上已从初期的检测方
/$&2$:$%2+,#2.)4)$/;"#$)/$.$+,.2,04,2(+4+%,#$%$&$’<法探索发展到目前的检测方法研究、信号处理技术、传
()*$+,,/$+%.(-,#2.,$1#+(’(394/$2+,/(%01$%2+4.)$1,.(-感器技术、缺陷识别技术、成像显示技术、仪器设备技
1(*)(.2,$*4,$/24’，.,/01,0/$4+%.$/&21$;术、结构件检测技术、定量检测与评估、服役结构寿命
=#7>+",$：8+9-+$(&#$0?2@4A5&"*$+%(.评估、强度评估和性能测试等。无损检测技术已经成
为复合材料研究和应用中的一项关键技术，融入复合
材料从研究到最终装机应用的全过程，如图B所示。
B概述

复合材料之所以能够成为=>世纪迅速地在工业
部门推广应用的新材料、新结构，无损检测技术发挥了
十分重要的推动作用，反过来，复合材料也为无损检测
技术的迅速发展带来了更多的研究空间。一些过去在
金属材料无损检测中因技术障碍而面临困境的检测技
术，在复合材料对无损检测技术的需求牵引下，得到了
新的飞速发展。如针对初期基于金属材料及其结构在
负载作用下产生应力波的物理现象的声发射检测技图B复合材料与无损检测
术、基于物理波相干原理的激光全息干涉检测技术、激C23;BD(*)(.2,$.4+%56"78
光超声检测技术等，几乎都是年代问世，年代在
?>@>C复合材料无损检测技术的应用范围
应用中由于物理信号特征解释困难、环境条件要求苛
刻或技术上有待进一步突破等原因，难以在工程上找复合材料无损检测主要应用于以下!个方面：（B）
材料无损检测；（）结构无损检测；（）服役无损检测，
到用武之地，自A>年代后则得到了迅速的应用发展。=!
由于复合材料的先进性与其质量的离散性和高成如图=所示。
本并存，在实际应用中，即使是经过研究和试验制订的
合理工艺，在结构件的制造过程中还可能会产生缺陷，
引起质量问题，严重时还会导致整个结构件的报废，造
成重大经济损失。因此，国外自?>年代以来，就针对
复合材料的研究、应用开展了全方位的无损检测技术
研究。早期主要是沿用金属材料所采取的一些检测方
法，进行复合材料的无损检测技术探索，随着研究工作
图复合材料无损检测的应用
的深入，人们对复合材料的内部规律和缺陷特征有了=
更深的认识，发现完全采用常规金属材料无损检测的C23;=E))’214,2(+.(-56"78-(/1(*)(.2,$.
材料无损检测
方法不能解决复合材料的无损检测问题。因此，进入CDB
FECEEB年第F期
第十三届国际复合材料学术会议专辑

材料无损检测主要解决材料研究中面临的问题，乎不如右侧有规律。这些信息的获得对材料和工艺研
进行诸如材料内部缺陷表征、性能测试、缺陷基本判据究非常有益，为得到这种微细缺陷信息，必须采用高精
的建立、无损检测物理数学模型的建立等研究。其检度的超声扫描检测技术。
测对象主要是试样、试片，采用精细无损检测技术，面!"!结构无损检测
对材料研究过程，重视无损检测物理数学模型的建立，结构无损检测主要解决结构在工艺制订、结构件
重点开展新的检测方法研究。图!是采用高分辨率超制造过程中面临的问题，如对各种结构件进行无损检
声成像检测技术得到的复合材料内部!个不同深度位测所需的仪器设备等检测手段的建立、信号处理技术、
置的超声层析扫描检测结果，被检测试样为正交铺层缺陷判别、标准建立与完善等。检测的对象是各种装
的碳纤维层压结构，厚度为"#$%%。从图中可以看出机应用的工程结构件，需要工程化检测技术，面对结构
碳纤维束的取向，即使是一些位于纤维束之间的细小件制造过程，重视无损检测手段的建立，重点开