幾種復(fù)合材料缺陷的工業(yè)CT圖像特征

所謂復(fù)合材料，顧名思義，它是由兩種或兩種以上具有不同性質(zhì)、不同形態(tài)的材料經(jīng)過復(fù)合工藝制備而成的綜合性能優(yōu)于原組成材料的新型材料。其具有重量輕、強度高等優(yōu)點，正是因為復(fù)合材料具有很多普通單一材料沒有的優(yōu)點，所以他的應(yīng)用也越來越廣泛，例如：航空航天、電子電氣、汽車等領(lǐng)域，在軍用及民用方面都發(fā)揮著重要的作用。

工業(yè)CT圖像能夠顯示出復(fù)合材料的組分及密 度特性 ，適合于復(fù)合材料制 品中多種類型缺陷的檢 測。準(zhǔn)確的缺陷檢測 ，不僅提高了復(fù)合材料的使用可靠性 ，而且為復(fù)合材料制 品的設(shè)計 、改進提供了更多選擇。將工業(yè) CT技術(shù)和制造工藝相結(jié)合 ，能夠及時發(fā)現(xiàn)缺陷 ，有利于降低生產(chǎn)成本 ，改進生產(chǎn)工藝。

1、工業(yè)CT檢測夾雜缺陷

復(fù)合材料制品中夾雜缺陷的產(chǎn)生原因，主要是由原材料纖維預(yù)浸料、樹脂或溶劑中自帶的雜質(zhì)，固化過程中模具內(nèi)的脫落物，工人在操作時不小心帶進的雜質(zhì)等。

夾雜缺陷Ct圖像中灰度特征發(fā)亮的部位即為夾雜缺陷，夾雜缺陷多為，斑點狀，塊狀或條形，該夾雜密度比復(fù)合材料制成的密度大，但是由于自然界中有很多金屬和非金屬的材料非常接近，目前根據(jù)ct圖像還無法判斷出夾雜的物理屬性。

對于夾雜缺陷，利用ct圖像后處理軟件能夠得到復(fù)合材料制品中內(nèi)部夾雜的尺寸，形狀位置等信息。

2、工業(yè)CT檢測氣孔缺陷

氣孔是復(fù)合材料中的主要缺陷之一，結(jié)合復(fù)合材料制品的生產(chǎn)工藝，氣孔是由原材料中沒有預(yù)熱而導(dǎo)致的原材料水分、揮發(fā)物含量大，以及固化過程中夾雜的空氣和未排出的揮發(fā)組成部分的原因組成。

氣孔缺陷的影像一般是成孤力的圓形、黑點狀或橢圓形的黑色區(qū)域，它輪廓光滑，整個陰影賄賂較大，無明顯變化，有明顯的邊界。

氣孔分布的情況不一，有單個孤立存在的，也有以密集形態(tài)出現(xiàn)的，氣孔缺陷處的ct密度均勻與空氣的ct密度相近。

3、工業(yè)CT檢測分層缺陷

分層是指層間的脫膠或開裂是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的典型缺陷，對于復(fù)合材料制品來說，分層意味著嚴(yán)重的損傷，在復(fù)合材料制品中的缺陷中，分層所占的比例較高，在復(fù)合材料制品中的變厚區(qū)域，由于纖維的長短不同，存在纖維不連續(xù)的區(qū)域，以及從而存在樹脂的流動，纖維的滑移容易引起應(yīng)力集中，因此復(fù)合材料制品的變厚區(qū)域容易產(chǎn)生分層。

對模壓成型的復(fù)合材料制品加壓時壓力偏小或者加壓時機制控制的不準(zhǔn)確及預(yù)浸料有油污等，都可能導(dǎo)致制品產(chǎn)生分層，纖維纏繞成型的復(fù)合材料制品纏繞工藝的不當(dāng)，或者其他原因引起的纖維層間錯位可能產(chǎn)生分層。在ct圖中分層的缺陷，影像一般為黑色的連續(xù)或斷續(xù)的不規(guī)則現(xiàn)狀。

4、工業(yè)CT檢測裂紋缺陷

結(jié)合工藝分析，裂紋主要是由復(fù)合材料制品內(nèi)部的應(yīng)力與外部機械加工應(yīng)力共同作用產(chǎn)生的，對于模壓制品來說，復(fù)合材料制品的模具結(jié)構(gòu)或者加工成型工藝不合理，脫模方法不正確等也能產(chǎn)生裂紋。 Ct圖像上出現(xiàn)裂紋區(qū)域的灰度比周圍區(qū)域的灰度大，裂紋缺陷一般呈黑色的細(xì)條狀線狀及深度寬度長度各不相同，裂紋較輕時，僅出現(xiàn)在復(fù)合材料制品的表面，嚴(yán)重時裂紋不僅較深較寬，而且可能擴大于整個復(fù)合材料制品，裂紋一般由橫下裂紋，縱向裂紋，長裂紋，短裂紋等。

實驗發(fā)現(xiàn)，對于圓柱形、圓筒型的復(fù)合材料制品裂紋都出現(xiàn)在制品的兩端附近區(qū)域，對層狀膜壓復(fù)合材料制品，裂紋都出現(xiàn)在厚度方向上的中間層區(qū)域。

5、工業(yè)CT檢測疏松缺陷

對于復(fù)合材料的模壓制品來說，產(chǎn)生疏松的原因，一般是加料量不足或不均勻，以及加壓時的時機不準(zhǔn)確造成的。

疏松缺陷在ct圖像上一般呈現(xiàn)不規(guī)則的黑色云霧狀斑紋，其深度濃淡不一，常見的疏松形態(tài)有一般疏松，層狀疏松，分散型輸送，一般疏松呈現(xiàn)的影像通常與復(fù)合材料制品的厚度有關(guān)，對較薄的截面圖要表現(xiàn)為細(xì)的網(wǎng)紋影像，較厚的界面則顯示為比較模糊的暗斑，層狀疏松主要表現(xiàn)為條紋狀影像，分散性疏松表現(xiàn)為細(xì)小長條狀的網(wǎng)狀影像。

6、工業(yè)CT檢測串層缺陷

對于復(fù)合材料的模壓制品來說，串層主要是由外層材料模壓成形后，內(nèi)存材料模壓時陽膜破壞了固化成型的外層材料，并帶入內(nèi)層造成的，若內(nèi)層材料的強度高于外層材料的強度或外層材料沒有固化好，也可能形成串層。

串層的ct圖像呈白色的云霧罩，這主要是由于該復(fù)合材料制品的外層材料串入內(nèi)層材料中，并且外層材料的密度高于內(nèi)層材料的密度。

目前，工業(yè)CT不僅應(yīng)用到航空航天、化工、精密機械等重要產(chǎn)品的檢測方面，還用到各種材料檢測等許多領(lǐng)域，近年來國內(nèi)關(guān)于它的應(yīng)用和發(fā)展也很迅速。利用工業(yè)CT可以非接觸、非破壞地檢測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，得到?jīng)]有重疊的數(shù)據(jù)和圖像，不僅精確地給出物體內(nèi)部細(xì)節(jié)的三維位置數(shù)據(jù)，還可以定量地給出細(xì)節(jié)的輻射密度數(shù)據(jù)，對于各種材料分析能起到事半功倍的作用。