结课论文
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复合材料的无损检测
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
目 录
生态浮床第一章 绪论 4
1.1 复合材料 4
1.2 无损检测 4
1.3 复合材料的无损检测 5
1.4 复合材料在民用飞机上的应用概况 5
第二章 复合材料无损检测方法 7
2.1 射线检测技术 7
2.2 超声检测技术 9
2.3 声发射检测技术 11
2.4 视觉检测技术 11
2.5 传感器检测技术 12
2.6 其他检测方法 13
2.7 参考文献 14
第一章：绪论
1.1复合材料
复合材料(Composite materials)，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，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维双层茶杯、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等
再生树脂复合材料
复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐磨损，可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合， 使用温度可达1500℃，比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强
碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
1.2无损检测
无损检测（Non-destructive testing），就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。从事无损检测的人员需要接受专业的培训，获得资质才能持证上岗。各个国家、区域、机构针对无损检测培训资质认证均有不同的要求，受训前应该了解清楚，选择合适的标准、机构进行相关的培训与考核。
常用的无损检测方法：射线照相检验（CC数据RT）、超声检测(UT）、磁粉检测(MT）和液体渗透检测(PT) 四种。其他无损检测方法：涡流检测(ET）、声发射检测（AT）、热像/红外（TIR）、泄漏试验（LT）、交流场测量技术（ACFMT）、漏磁检验（MFL）、远场测试
检测方法（RFT）等。
无损检测的主要目的之一，就是对非连续加工（例如多工序生产）或连续加工（例如自动化生产流水线）的原材料、半成品、成品以及产品构件提供实时的工序质量控制，特别是控制产品材料的冶金质量与生产工艺质量，例如缺陷情况、组织状态、涂镀层厚度监控等等，同时，通过检测所了解到的质量信息又可反馈给设计与工艺部门，促使进一步改进设计与制造工艺以提高产品质量，收到减少废品和返修品，从而降低制造成本、提高生产效率的效果。由此可见，在生产制造过程中采用无损检测技术，及时检出原始的和加工过程中出现的各种缺陷并据此加以控制，防止不符合质量要求的原材料、半成品流入下道工序，避免徒劳无功所导致的工时、人力、原材料以及能源的浪费，同时也促使设计和工艺方面的改进，亦即避免出现最终产品的“质量不足”。 另一方面，利用无损检测技术也可以根据验收标准将材料、产品的质量水平控制在适合使用性能要求的范围内，避免无限度地提高质量要求造成所谓的“质量过剩”。利用无损检测技术还可以通过检测确定缺陷所处的位置，在不影响设计性能的前提下使用某些存在缺陷的材料或半成品，例如缺陷处于加工余量之内，或者允许局部修磨或修补，或者调整加工工艺使缺陷位于将要加工去除的部位等等，从而可以提高材料的利用率，获得良好的经济效益。 因此，无损检测技术在降低生
产制造费用、提高材料利用率、提高生产效率，使产品同时满足使用性能要求（质量水平）和经济效益的需求两方面都起着重要的作用。
1.3复合材料的无损检测
由于复合材料的非均质性和各项异性，在制造过程中工艺不稳定，极易产生缺陷。在应用过程中，由于疲劳累积、撞击、腐蚀等物理化学的因素影响，复合材料也容易产生缺陷，这些缺陷很大一部分还是产生在复合材料内部。
复合材料在制造过程中的主要缺陷有: 气孔、分层、疏松、越层裂纹、界面分离、夹杂、树脂固化不良、钻孔损伤；在使用过程中的主要缺陷有:疲劳损伤和环境损伤,损伤的形式有脱胶、分层、基本龟裂、空隙增长、纤维断裂、皱褶变形、腐蚀坑、划伤、下陷、烧伤等。
由于复合材料在使用工程中承担着重要作用，因此在材料进入市场前，应该进行严格的缺陷检测，这是对使用者和加工者负责的行为。相应的，复合材料检测技术也得到了快速的发展，在检测技术中无损检测技术发展尤为突出
1.4 复合材料在民用飞机上的应用概况
爆震弹 70 年代初期,波音等厂家开始研究用复合材料来减轻飞机结构重量,飞机扰流板、整流罩、方向舵和水平面等部件逐步采用复合材料制造。到90 年代,复合材料在飞机上的应用更为广泛,玻璃纤维、碳纤维、卡夫隆、碳纤维/ 卡夫隆复合材料结构占了飞机总面积30 %以上(以波音777 为例) ,随着复合材料的广泛应用,复合材料的检测也显得越来越重要。
复合材料中最常见缺陷为脱胶和未粘接,采用超声穿透法、脉冲反射法、粘接检测器及射线照相进行检测。超声穿透法是常用的方法,常采用单通道到六通道声C 扫描对蜂窝结构材料及层状复合材料进行分层和脱胶检查,也可采用喷水穿透法探头架进行自动或手动检查,对于边缘及曲率大的部分多采用直接接触法手动检查,检查频率为1～2125MHz。
在役飞机维护检查中,复合材料存在的最常见的缺陷有撞击、雷击、侵蚀等损伤以及应力疲劳裂纹、变形、撕裂、孔洞边缘损伤、分层、脱胶、蜂窝结构单元渗水、燃烧/ 过热等。目视检查是维修检查中常见的基本方法;其它无损检测方法用于评估损伤情况,精确测定受损面积。复合材料经修补后也需采用无损检测方法进行检查。对某些部件采用目视检查与无损检测相结合。复合材料无损检测方法有渗透、射线、红外、液晶、超声和涡流法等。
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