碳纤维复合材料切片断层扫描超声波检测

碳纤维复合材料超声C-SAM切片断层扫描检测

碳纤维复合材料作为航空技术发展的重要原材料，从1940年开始，复合材料就以优异的性能应用到航空飞行器结构件，如机身、机翼、尾翼等。其中，机翼是飞机最关键的部件，它在飞行时承受载荷较大，使用其复合材料可以有效减轻机身重量，提高飞行效率。今天我们利用超声C-SAM对碳纤维材料内部质量加以分析。

碳纤维制作工艺有很多种，比如预浸料成型、RTM成型、缠绕成型、拉挤成型等。在目前实际应用中，RTM因制造成较低，成形效率高，是现在最流行的一种纤维复合材料制备工艺，根据应用需求，技术也在不断发展和创新，为了提高复合材料的良品率，检测这一环节是所有生产制造中不可忽略的。

RTM这种制备工艺虽然成型速度快，可以缩短生产周期，但是树脂的注入和固化需要精准控制，否则内部容易形成气泡，影响纤维拉伸强度，利用超声扫描显微镜对未出厂的碳纤维复合材料进行缺陷检测，下图超声图像利用脉冲反射法，一个探头同时发射和接收超声波，通过分析反射波的状况来检测试件中的缺陷。这种方法包括缺陷回波法、底波高度法和屡次底波法。具备较高的检测灵敏度，可以对缺陷位置进行准确的定位，适用范围非常广泛。

碳纤维空隙缺陷

超声扫描显微镜是一种高频超声波传播为媒介的无损检测设备，SAM是它的简称，不仅可以进行C模式扫描生成二维的C-Scan图像，还可以对碳纤维层压板进行断层切片扫描，方便纤维制造厂家或者高校科研院所，深层次研究内部缺陷结构。

这是将碳纤维层压板切分至十一层，每一层都展现出不同程度的缺陷样貌。

目前超声扫描显微镜是碳纤维复合材料最常用的空隙、分层缺陷检测设备，上图为采声研发超声扫描显微镜，主要原理是通过超声换能器向被检样品传递一定频率的超声波，在遇到异质界面产生特殊的反射回波，由于不同材质声阻抗不同，信号波幅值也会不同，以此判断内部分层、裂纹、空洞等缺陷。

超声扫描显微镜对粘接层面非常敏感，能穿透大多数材料，设备可进行分层扫描、多层扫描，并对缺陷位置的信息以列表形式呈现，可对其他多种复合材料，裂纹、分层、夹杂物、附着物、空洞等缺陷进行检测。