航空復合材料論文

　　摘要：作為航空制造技術(shù)中的基礎部分，材料技術(shù)在不斷被革新，各種新型材料也不斷涌出，復合材料就是其中比較廣泛應用的一種。為了增強復合材料構件的生產(chǎn)效率，航空領(lǐng)域需要一種更有效的檢測手段，而無(wú)損檢測剛好滿(mǎn)足這一方面的檢測要求。本文就無(wú)損檢測技術(shù)在航空復合材料結構件檢測中的應用進(jìn)行分析。

　　關(guān)鍵詞：航空；復合材料；結構件；無(wú)損檢測

　　由于復合材料構件的成型過(guò)程相對復雜，其中不僅包括化學(xué)反應，同時(shí)還有物理變化，各種因素還會(huì )對材料的成型造成很大影響。諸多工藝參數若出現任何差異都會(huì )導致材料構件的成型出現問(wèn)題，使得構件的質(zhì)量和力學(xué)性能受到影響。復合材料結構制造質(zhì)量的離散型需要通過(guò)無(wú)損檢測對產(chǎn)品的內部質(zhì)量進(jìn)行鑒定，從而確保產(chǎn)品質(zhì)量滿(mǎn)足設計的基本要求。

　　一、針對復合材料結構件的無(wú)損檢測概述

　　針對先進(jìn)的航空用復合材料，常規的物理檢測法和機械檢測法都無(wú)法滿(mǎn)足檢驗精度的需求，無(wú)法對復合材料中的細微內部缺陷進(jìn)行良好的檢測識別。破壞性實(shí)驗檢測法雖然能對材料進(jìn)行很好的檢測，但并不適用于航空復合材料的檢測工作。針對航空用復合材料的檢測工作，可以選擇無(wú)損檢測技術(shù)。針對航空復合材料的常見(jiàn)無(wú)損檢測技術(shù)，主要包括超聲檢測技術(shù)、射線(xiàn)檢測技術(shù)及渦流檢測技術(shù)等。

　　二、常見(jiàn)的復合材料結構件無(wú)損檢測技術(shù)的具體應用

　�。ㄒ唬┏�聲檢測技術(shù)在航天復合材料中的應用

　　在超聲檢測法這一大類(lèi)中，還包括多種檢測具體的檢測方式，主要有脈沖反射法、穿透法、共振法以及阻抗法等，這些檢測方法各自有不同的特征，在具體的檢測過(guò)程中可以根據材料結構的不同進(jìn)行選擇。針對結構簡(jiǎn)單、且曲率較小的復合材料構件，可選擇水浸式反射板法進(jìn)行檢測；針對復雜結構件，在檢測過(guò)程中可以選擇脈沖反射法進(jìn)行檢測；而對一些大型的復合材料構件，可以選用水噴脈沖反射法進(jìn)行檢測工作。由于航空航天領(lǐng)域的特殊行，其復合材料構件往往屬于薄形結構，且在多層結構復合材料構件中，聲波會(huì )有很強的衰減作用，這會(huì )加大超聲檢測在航天復合材料中的應用難度，因此在檢測方法的選擇中需要進(jìn)行全面細致地考慮，最終選擇事宜的檢測方法。

　�。ǘ�）射線(xiàn)檢測技術(shù)在航天復合材料中的應用

　　射線(xiàn)檢測技術(shù)是一種最有效、最直接的檢測技術(shù)，主要用來(lái)檢測先進(jìn)復合材料當中的孔隙，或者是檢測復合材料中的雜質(zhì)問(wèn)題。而且，射線(xiàn)檢測技術(shù)還能檢測出材料表面的垂直裂紋，這種檢測方式在裂紋的檢測中有靈敏度高及可靠性強的特點(diǎn)。而在復合材料的樹(shù)脂聚集和新纖維聚集檢測方面，射線(xiàn)檢測技術(shù)也具備一定的檢測能力。在小厚度復合材料的鋪層中，往往會(huì )出現纖維彎曲的情況，對于這種缺陷問(wèn)題，使用射線(xiàn)檢測技術(shù)可以對其進(jìn)行檢測。但是射線(xiàn)檢測技術(shù)對于復合材料中常見(jiàn)的分層缺陷，則存在一定的檢測困難。此外，對于材料表面的平行裂紋檢測，射線(xiàn)檢測技術(shù)的敏感度會(huì )有所降低。在整個(gè)射線(xiàn)檢測技術(shù)的大類(lèi)中，膠片射線(xiàn)照相技術(shù)是最常見(jiàn)，也是應用范圍最廣泛的一種，通過(guò)不斷地技術(shù)革新，膠片射線(xiàn)照相技術(shù)的發(fā)展也日益成熟，且其技術(shù)標準和規范也逐漸得到完善。在計算機技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，射線(xiàn)檢測的實(shí)時(shí)成像技術(shù)也得到日益得到完善，促進(jìn)了射線(xiàn)檢測在航空用復合材料中的應用推廣。射線(xiàn)檢測的實(shí)時(shí)成像技術(shù)是通過(guò)圖像增強器將穿透材料后的射線(xiàn)信息進(jìn)行轉換，然后將其轉換成圖像信息，將這種可視圖像再輸入計算機當中，使其轉換為數字圖像，數字圖像能夠在顯示屏上顯示出材料的內部缺陷性質(zhì)以及缺陷所在的位置。射線(xiàn)實(shí)時(shí)成像檢測技術(shù)的優(yōu)勢明顯，改變了以往傳統檢測技術(shù)，需要進(jìn)行膠片暗室處理的弊端，從而大大提高了檢測效率。而射線(xiàn)檢測的實(shí)時(shí)成像技術(shù)在成像質(zhì)量方面卻與傳統膠片而言不遑多讓?zhuān)�降低了檢測的成本，具有經(jīng)濟實(shí)用的特性。因此，這種檢測技術(shù)通常被用作復合材料產(chǎn)品的在線(xiàn)檢測當中，能夠對配線(xiàn)上的工作進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。

　�。ㄈ�）渦流檢測技術(shù)在航天復合材料中的應用

　　渦流檢測技術(shù)，是將渦流探頭中的線(xiàn)圈進(jìn)行交變電流通電操作，使得線(xiàn)圈附近的檢測試樣能產(chǎn)生一定的渦流。通過(guò)渦流的變化來(lái)對材料進(jìn)行檢測的一種手段。由于這種渦流能產(chǎn)生一種交變反磁場(chǎng)，能影響線(xiàn)圈的磁場(chǎng)，并對流經(jīng)線(xiàn)圈中的電流造成影響，因此當線(xiàn)圈上的電壓恒定時(shí)，若線(xiàn)圈的電流發(fā)生變化，就會(huì )造成線(xiàn)圈的阻抗發(fā)生變化。這時(shí)若對線(xiàn)圈的阻抗變化進(jìn)行測量，就能對復合材料試樣內部的缺陷信息進(jìn)行分析。不過(guò)，渦流檢測技術(shù)的使用范圍容易受到限制，一般僅適用用于導電復合材料的檢測工作，對GFRP以及KFRP材料的檢測不適宜。利用渦流檢測技術(shù)對CFRP當中的纖維含量及存在的缺陷有較好的檢測效果。此外，渦流檢測技術(shù)對復合材料以及與金屬粘接結構當中的金屬材料變形問(wèn)題，有較高的檢測靈敏度。

　　結語(yǔ)

　　無(wú)損檢測技術(shù)在復合材料缺陷檢測中發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用。由于復合材料的先進(jìn)性以及其質(zhì)量的離散性，在結構件的制造過(guò)程中容易產(chǎn)生各種缺陷，從而對結構件的質(zhì)量造成影響。開(kāi)展復合材料的無(wú)損檢測，可以根據材料的性質(zhì)選擇合理的檢測方法，并且設定無(wú)損檢測標準，有利于改變材料中存在的各種缺陷，從而保證材料質(zhì)量滿(mǎn)足使用要求。

　　參考文獻

　　[1]劉穎韜，郭廣平，楊黨綱，等.脈沖熱像法在航空復合材料構件無(wú)損檢測中的應用[J].航空材料學(xué)報，2012，32（1）:72-77.

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