摘 要：无损检测技术在对复合材料进行检测的过程中，不会损坏材料的结构以及形状，不影响其使用性能，通过抽样检查或者逐渐检查的方式，来获取材料的结构信息以及缺陷状况。由于具有高的强度重量比和模量重量比，复合材料是十分有用结构材料，不论微观上还是宏观上，复合材料都是多层的，非均匀的和各向异性的，复合材料中大部分不连续性与金属中不同，而且断裂机理要复杂得多。因此复合材料无损检测形成了一套特有理论基础及实践经验。本文对于复合材料的无损检测技术进行了探讨和研究，希望为以后的具体工作起到一定的参考作用。

关键词：复合材料；无损检测；检测系统；验收标准

1 无损检测技术在复合材料检测中的应用概述

为了保证复合材料结构的完整性，必须对其进行准确的缺陷以及损伤的检测，一旦发现问题，及时修复，进而对材料的性能进行准确的评价和判断。不同的复合材料，其结构和性质各不相同，所选取的无损检测方法也存在着差异，现阶段，被广泛应用的无损检测方法包括：X射线检测无损检测法、超声波无损检测法、计算机层析检测法、红外热成像检测法、声发射法等，各种不同那个的无损检测方法也都有自身的应用范围、优点和缺陷。

2 无损检测研究

由于高强度、高模量.脆性的增强剂均匀的与低强度、低模量、韧性的基体相结合而组成的纤维增强型塑料复合材料具有综合优良性能，近年来已获得迅速发展和广泛应用.但由于制造工艺上的原因，使产品的质量保证成了关键问题。

所有工程结构都必须满足一定工程任务的各项技术性能的要求。因而，当设计某一结构时，首先需要掌握该结构材料的强度、模量、疲劳寿命等数据。这些数据又都是以一定的机械试验为基础的.实际使用的结构如果只是几何形状等项与设计要求相符，那是不够的，更重要的是，工程结构件的质量性能应比试验件的质量性能好。只有这样，该工程结构才能满足使用要求而不会出现意外损坏，才算达到了构件的质量保证。无疑要做到这一点，使用的构件必须不存在超过试验件的缺陷。

复合材料构件的缺陷主要有三类：一是与纤维有关的缺陷；二是与树脂基体有关的缺陷；三是由制造过程造成的缺陷，如纤维的损伤、纤维的不齐平、树脂过多或过少、欠固化或过固化等等。

3 复合材料工艺的特点

一次成形制成组件或部件，二次加工量很少，因而材料缺陷总是呈现于完工的构件中。保证质量的手段之一是对纤维原料和基体材料的验收以及对制造工艺过程建立严格的技术条件.进一步的措施是随机的选取某一百分比的成件，按设计条件进行抽样破坏检验。人们往往认为，完善的从工艺上控制结构的缺陷是最积极的措施。但是，因为纤维增强塑料内部构造非常复杂，从结构质量的可靠性和经济性上分析，可以清楚的了解到这样做是很不经济的，甚至是不可能的。由于复合材料的各向异性和工艺条件很难完全一致，抽检件也难以代表批量整体。此外，还由于复合材料质量的离散性，要使每个抽检试件破损数据都在设计水平以上，只有在设计中取过于保守的安全系数。而这将使成本急剧增加，尤其是在结构件的比强度有一定要求的场合下，难免会限制它的使用价值。

4 复合材料无损检测的方法及理论分析

4.1 目视检查

目视检查是最广泛使用的无损检测方法。一般可观察到的缺陷有褪色（由于过热引起），表面划伤，裂纹，起泡，标皮表面，凹痕，表面起皱，不平度等。若材料是透明或半透明的，则可以发现结构件内部的缺陷，如外来物夹杂、气泡、疏松等。

4.2 听音听

音检查是利用频率范围大约10HZ到20HZ的可听音进行，是一种用于检测分层缺陷的常用技术。可以使用合适的物体敲击任何需要检查的区域，敲击声音清脆像铃声一般，表明复合材料结构密实胶良好；若敲击声沉闷，像重击声，表明复合材料结构有分层。现已研制出敲击速度和敲击力均一定测音装置，用于损伤检测。

4.3 射线照相

射线照相常用软X射线透过复合材料（厚度方向）在底片成像，进行缺陷检测。可检查外来夾杂、脱粘、空穴及内部零件位置蜂窝蕊缺陷等。

4.4 超声检测

超声检测是以超声波几何及物理声学中的各种特性为基础，发展起来的一种无损检测方法。在研究和实际应用中超声技术在复合材料的无损检测中起着主要作用。超声方法提供的许多参数可用以测试和表征不连续性，并决定复合材料的弹性性质。反常和性质变化将会影响透射入试件的超声波束的强度、速度、散射、波型转换以及反射特性。

当声波升垂直或按一定角度入射材料表面时，可得到不同类型的信息，为理解和预测波在复合材料中的行为及特点，需要发展一种理论来分析波在各向异性介质层中的行为。文献中已提出一种关于波在多层复合材料中传播的一般理论。理论内容在这里不详细叙述。（图1）给出了复合材料测试中的一般结构，复合材料层压包含N层（叫做“层状体”），总厚为H，每一叠层都是同一取向纤维增强层，覆层之间取向可以不同，这取决于设计需要。假设层状体在它们的界面上完整粘结。

4.4.1 频谱分析

传统的超声测试是建立在将时间阈声强对换能器面积积分的研究基础上的。如果这些数据按频阈用信号处理技术进行分析就可得到频率相关特征。超声波与不连续性的相互作用，例如散射、吸收、特别是不连续性不同部位散射的弱波的干涉，都依赖于波的频率，由宽频换能器测得的信号的频率包含着表征不连续性的有用信息，现已采用频谱分析法研究诸如脱层之类不连续性。但目前频谱分析用于不连续性测试仍受到限制，这是因为大量因素（如耦合和表面粗糙度）都影响频谱，而这些影响又难以预料。解析方法已被用于从换能器特征信号分辨相关信号，这样可减少损害不连续性信号散射因素的数量。进一步困难是现在尚无可用的分析方法来估计复合材料中作为频率函数的不连续性散射场。

4.4.2 谐振

当复合板层厚为半波长的整数倍时。就形成谐振条件。为此，常使用低频以减少测量中的衰减效应。一般谐振法用于测试粘结结构或探测结合层。谐振法也可用于测量不连续性深度，但它不如其它别的方法实用。深度测试需要制造大量的带有不同尺寸及浓度的不连续性的校准标样。另外测试结果受到加于探头上的压力，材料表面粗糙度的变化及弹性性质变化的强烈影响。

5 结束语

综上所述，不同种类的无损检测技术都有其自身的优势以及弊端，适用范围也有所不同，对于大型复合材料的分层、裂纹、内部缺陷都可以通过采用适当的无损检测技术进行检测、判定和评价。技术人员可需要不断的将检测技术进行更新与优化，实现检测数据准确性的稳步提高。

参考文献：

[1]王佩.复合材料无损检测探讨[J].电子测试，2017（11）：55-58.

[2]郭运坤.铁电材料在无损检测技术中的应用[J].山东工业技术，2017（13）：201.

作者简介：

王凯（1984- ），男，汉族，河南荥阳人，硕士研究生，现任中国民航飞行学院洛阳分院工程师，从事航空器工程技术管理工作。