Page 69 - 2022'中国无损检测年度报告
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检测与评估在复合材料产业链和专业链中有着非 建立相应的缺陷表征与超声可视化评估方法。根
常重要的作用。 据复合材料结构或制件特点不同，有些结构不适
目前有关复合材料无损检测方面文献报道 用超声穿透法进行检测，在绝大部分情况下，采
比较多，包括超声、X 射线、红外、激光电子散 用超声反射法可以实现复合材料结构可视化检测
斑 (ESPI) 、高频脉冲涡流、微波等方法。红外、 与评估。不过，超声反射法对检测分辨率和表面
ESPI 检测方法对复合材料近表面缺陷有一定的检 检测盲区要求高，因此，超声反射法检测的分辨
出效果，可以实现检出结果的可视化，但需要对 率和表面缺陷检出能力一直是复合材料检测领域
被检测复合材料进行热、力加载，难以实现复合 非常关注的技术问题。对于工程应用的复合材料
材料缺陷的定性定量可视化表征与准确评估，目 结构或制件，超声检测与评估需要其表面检测盲
前在复合材料制造场景还鲜有应用案例，但在一 区和检测分辨率达到单个复合材料预浸料铺层厚
些便于实现热、力加载准确控制的应用场合，对 度（约 0.125 mm），至少不允许超过 2 个复合
部分适合检测的复合材料结构或制品有一定的应 材料预浸料铺层厚度。目前复合材料超声可视化
用潜力和检测效果。涡流方法对较薄的碳纤维复 已从 2D 发展到 3D 检测，为解决各种形状复杂、
合材料有一定的检测效果，检测结果可以 C 扫描 尺寸超大的复合材料结构或制件提供了高效准确
方式实现可视化，目前主要处于试验室和小样品 的可视化检测方法和检测结果量化评估手段，相
的检测方法研发阶段。微波方法包括太赫兹方法 关的技术进展与应用也非常迅速。
对部分高衰减低密度复合材料中连接界面的检测 针对复合材料特征、成型工艺特点以及检测
有一定效果，通过微波扫描，检测结果也可以实 应用场景、可能存在缺陷 / 损伤行为，结合本团
现可视化，但不适合形状各异的复合材料结构的 队 2022 年前后在复合材料可视化无损检测方面
无损检测，也不适合碳纤维复合材料的无损检测。 的技术进展，回顾了复合材料结构超声可视化检
用于复合材料的 X 射线检测方法目前包括 DR 方 测技术及其进展与应用实例。结合典型的应用案
法、CT 方法，是实现复合材料可视化检测与缺陷 例，重点介绍了本研究团队研究的单脉冲超声检
准确表征与评估的重要方法，其中 DR 是复合材 测方法和检测技术在树脂基复合材料、陶瓷基复
料蜂窝结构、机织结构和高温复合材料结构可视 合材料方面的应用效果；同时也回顾了研究团队
化检测的有效方法。不过 DR 对复合材料中具有 近年在复合材料无损检测方面取得的科技发明奖、
体积分布特征或者密度有显著差别的缺陷检出能 标准、论文等方面取得的成果，帮助推动业内复
力较强，对于复合材料中的分层或者界面型缺陷 合材料无损检测技术的发展和应用。
不敏感，而且需要专门的辐射防护，不适合大型
复合材料结构的无损检测。CT 方法是一种非常直 2 超声可视化技术进展
观的复合材料可视化检测方法，主要适合中小尺 2.1 超声可视化方法及其适用性
寸类高附加值复合材料结构或制件的无损检测， 超声是目前国际上用于复合材料无损检测最
但检测成本高、检测效率低、需要专门的辐射防护。 为普遍的检测方法和技术，据不完全统计，80%
相比而言，超声是一种具有普遍应用价值的 以上的复合材料结构或制件都可以通过超声方法
复合材料可视化检测方法，因为复合材料超声评 实现可视化检测。因此，超声方法一直是复合材
估与超声波在其内部的传播行为密切相关，据此， 料无损检测的首选方法。目前工程上用于复合材
可以实现复合材料微结构和缺陷的精细量化评估， 料结构或制件超声检测方法主要基于垂直纵波方
复合材料内部细节变化及缺陷的存在会改变入射 法，其分为超声反射法和超声穿透法。其中，超
声波在其内部的传播行为，基于此，超声检测可 声反射法的缺陷检出能力比穿透法强。针对不同
以用于复合材料缺陷定性定量表征与评估以及检 复合材料结构及其检测场景与检测要求，已有多
测结果的可视化，非常环保和高效，但需要液体 种超声方法可用于复合材料可视化检测，每种超
耦合，需要针对被检测结构设计相应的超声检测 声可视化检测方法都有不同的检测特点和适用性
系统，才能实现可视化检测。通常需要针对被检 （见表 1）。基于这些超声可视化方法都可以实现
测复合材料及其成型工艺特点与结构特征，研究 复合材料内部缺陷 / 损伤的准确定性定量检测与评
估。
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