碳纖維復(fù)合材料：是先進復(fù)合材料中重要的增強材料,，比鋁還要輕,，比鋼還要硬,，密度是鐵的1/4,，強度是鐵的10倍,。碳纖維具有高比強度,、高比模量、耐高溫,、抗化學腐蝕,、耐輻射、耐疲勞,、抗蠕變,、導電、傳熱和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能,。此外,，還具有纖維的柔曲性和可編性。碳纖維既可用作結(jié)構(gòu)材料承載負荷,，又可作為功能材料發(fā)揮作用,。

碳纖維應(yīng)用背景與檢測

碳纖維復(fù)合材料被廣泛的應(yīng)用用于國防工業(yè)領(lǐng)域，是飛機,、無人機,、箱體、火箭,、衛(wèi)星,、艦船等先進裝備*的戰(zhàn)略性材料。在風力發(fā)電,、體育休閑,、交通運輸、汽車工業(yè)、能源,、化工,、建筑等民用領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。

雖然,，碳纖維復(fù)合材料作為一種新興材料已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,，但是在生產(chǎn)過程中，由于工藝不穩(wěn)定,，空隙、夾雜等缺陷無法*避免,，它的橫向承載與抗剪能力較低,，在沖擊或疲勞等載荷的作用下極易發(fā)生損傷直至破壞。

研究表明,，試樣厚度不同時碳纖維復(fù)合材料的力學性能會發(fā)生明顯的變化,。因此，為了保證碳纖維復(fù)合材料的抗拉強度和彈性模量,，需要對碳纖維復(fù)合材料的厚度進行嚴格控制,。碳纖維復(fù)合材料在制造過程中產(chǎn)生的典型缺陷主要包括空隙、分層,、脫粘和表面損傷; 在使用過程中產(chǎn)生的典型損傷主要有刀痕或劃傷,、腐蝕坑、分層,、脫粘,、圓孔變形和有分層產(chǎn)生的下陷等。

本次,，通過利用奧林巴斯超聲相控陣探傷技術(shù)（奧林巴斯探傷儀）并結(jié)合 Olympus 的復(fù)合材料檢測專用輪式探頭,，對碳纖維復(fù)合材料檢測分析來驗證相應(yīng)的測試結(jié)果。

檢測實驗對象

材質(zhì)：碳纖維復(fù)合材料（CFRP）

尺寸：寬度102mm,，厚度 5mm,，長度不定

表面狀態(tài)：表面有塑料薄膜覆蓋，部分位置可見塑料薄膜氣泡

檢測設(shè)備配置

主機：Omniscan 系列 奧林巴斯探傷儀（便攜式）或 Focus PX（臺式）

探頭：復(fù)合材料檢測專用超聲相控陣輪式探頭 RollerForm

耦合方式：水耦合

檢測結(jié)果分析

1.1 較長的 1 號復(fù)合材料試塊檢測結(jié)果

由上圖可見,，C 掃描圖像中無明顯缺陷信號,，只有個別深藍色點狀信號，在 B 掃描圖中可以看到這些藍色點狀信號為非常微小的點狀缺陷,，這樣的信號一般不認為是缺陷信號,。而只有信號幅度非常高（通常為紅色信號），且面積較大時才認為是缺陷信號,。

因而 1 號試塊無明顯缺陷,，為完好試塊，且該試塊的表面塑料薄膜完好，未見明顯氣泡,。

1.2 較長的 2 號復(fù)合材料試塊檢測結(jié)果

由下圖可見,，較長的 2 號復(fù)合材料試塊同樣沒有明顯缺陷信號，底面回波清晰可見,。

1.3 較短的 3 號復(fù)合材料試塊檢測結(jié)果

右下圖可見,，較短的 3 號試塊可見明顯的缺陷，而且在 C 掃描圖像上布滿了這樣的缺陷,，因而可判斷該試塊在制作過程中存在問題,，為不合格工件。

1.4 較短的 4 號復(fù)合材料試塊檢測結(jié)果

較短的 4 號試塊可見明顯的缺陷,，如下圖所示,。而且在 C 掃描圖像上布滿了這樣的缺陷，因而可判斷該試塊在制作過程中存在問題,，為不合格工件,。

下圖為去掉塑料薄膜之后的檢測結(jié)果，對比上面的檢測結(jié)果可見,，表面信號明顯增強了,，而一些由于薄膜氣泡造成的偽缺陷信號消失了，因而在薄膜出現(xiàn)氣泡的情況下,，去掉薄膜以后再檢測,，可以消除由于薄膜氣泡造成的影響。

檢測結(jié)果總結(jié)

檢測實驗可見,，較長的 1 號和 2 號試塊的情況較好,，未見明顯的缺陷信號。而較短的 3號 和 4 號試塊則存在較多的內(nèi)部分層缺陷,，使用超聲相控陣探傷技術(shù)（奧林巴斯探傷儀）結(jié)合 Olympus 的復(fù)合材料檢測專用輪式探頭,，可以有效地檢測該工件，可明顯區(qū)分缺陷信號,，檢測結(jié)果比較理想,。