碳纤维复合材料主要缺陷产生原因及超声C扫描检测分析

前言：碳纤维复合材料具备高强度、轻质量、耐高温、耐腐蚀等优良性能。在航空领域中飞机制造、发动机制造、卫星中大量使用和发展。为了保障这种航空领域制造的安全性，采用超声C扫描设备，对碳纤维加工工艺及后期加工使用环节带来的缺陷进行检测。

碳纤维复合材料最常见的缺陷有孔隙、分层、裂纹、夹杂，不同缺陷成因不同；有的是加工生产工艺配比不合格，有的是处于像航空发动机内，比较恶劣环境下服役造成的。据相关资料调查将碳纤维常见缺陷及原因归纳以下几点。

一.孔隙缺陷:生产工艺材料配比不良。

①造成树脂与纤维融合性差，使空气夹在复合材料中没有排出；

②树脂使用稀释溶剂、低分子组分、固化阶段的化学反应导致挥发；

③碳纤维成型时压力不够；

④环境温度成型的时间。

二.分层缺陷：顾名思义层与层之间分离，分层缺陷是碳纤维复合材料缺陷重点关注类型，引起分层缺陷原因比较多。

①复合材料增强原料没有经过适当的处理，导致不均匀；

②粘结剂用量不足，层与层之间粘度不够；

③使用树脂材料或者其他材料之间存在夹杂导致挤压应力集中出现分层；

④加工零件结构特殊并且面积大，温度和时间难把控；

⑤环境恶劣长期服役导致粘度下降，导致分层出现。

三．夹杂缺陷：材料本身内部出现的杂质，或者碳纤维复合板铺层过程中的留下的灰尘。

解决手段：利用采声复合材料超声C扫描设备，采用逐点扫描的方式生成二维图像，结果非常直观，不需要专业人员就能辨别缺陷位置。

纤维复合板孔隙、分层缺陷（红色位置）

虽然水浸超声扫描显微镜，国内起步较晚，但是目前来看我国水浸超声设备都可以满足使用需求，并且北京采声科技在检测纤维复合材料中，案例丰富，实验结果得出方案具有可行性。并且在航空级曲面结构复合材料缺陷检测上实现自动化。