幾種複合材料缺陷的工業CT圖像特徵

所謂複合材料，顧名思義，它是由兩種或兩種以上具有不同性質、不同形態的材料經過複合工藝製備而成的綜合性能優於原組成材料的新型材料。其具有重量輕、強度高等優點，正是因為複合材料具有很多普通單一材料沒有的優點，所以他的應用也越來越廣泛，例如：航空航天、電子電氣、汽車等領域，在軍用及民用方面都發揮着重要的作用。

工業CT圖像能夠顯示出複合材料的組分及密 度特性 ，適合於複合材料制 品中多種類型缺陷的檢 測。準確的缺陷檢測 ，不僅提高了複合材料的使用可靠性 ，而且為複合材料制 品的設計 、改進提供了更多選擇。將工業 CT技術和製造工藝相結合 ，能夠及時發現缺陷 ，有利於降低生產成本 ，改進生產工藝。

1、工業CT檢測夾雜缺陷

複合材料製品中夾雜缺陷的產生原因，主要是由原材料纖維預浸料、樹脂或溶劑中自帶的雜質，固化過程中模具內的脫落物，工人在操作時不小心帶進的雜質等。

夾雜缺陷Ct圖像中灰度特徵發亮的部位即為夾雜缺陷，夾雜缺陷多為，斑點狀，塊狀或條形，該夾雜密度比複合材料製成的密度大，但是由於自然界中有很多金屬和非金屬的材料非常接近，目前根據ct圖像還無法判斷出夾雜的物理屬性。

對於夾雜缺陷，利用ct圖像後處理軟件能夠得到複合材料製品中內部夾雜的尺寸，形狀位置等信息。

2、工業CT檢測氣孔缺陷

氣孔是複合材料中的主要缺陷之一，結合複合材料製品的生產工藝，氣孔是由原材料中沒有預熱而導致的原材料水分、揮發物含量大，以及固化過程中夾雜的空氣和未排出的揮發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。

氣孔分佈的情況不一，有單個孤立存在的，也有以密集形態出現的，氣孔缺陷處的ct密度均勻與空氣的ct密度相近。

3、工業CT檢測分層缺陷

分層是指層間的脫膠或開裂是複合材料結構中的典型缺陷，對於複合材料製品來說，分層意味着嚴重的損傷，在複合材料製品中的缺陷中，分層所佔的比例較高，在複合材料製品中的變厚區域，由於纖維的長短不同，存在纖維不連續的區域，以及從而存在樹脂的流動，纖維的滑移容易引起應力集中，因此複合材料製品的變厚區域容易產生分層。

對模壓成型的複合材料製品加壓時壓力偏小或者加壓時機制控制的不準確及預浸料有油污等，都可能導致製品產生分層，纖維纏繞成型的複合材料製品纏繞工藝的不當，或者其他原因引起的纖維層間錯位可能產生分層。在ct圖中分層的缺陷，影像一般為黑色的連續或斷續的不規則現狀。

4、工業CT檢測裂紋缺陷

結合工藝分析，裂紋主要是由複合材料製品內部的應力與外部機械加工應力共同作用產生的，對於模壓製品來說，複合材料製品的模具結構或者加工成型工藝不合理，脫模方法不正確等也能產生裂紋。 Ct圖像上出現裂紋區域的灰度比周圍區域的灰度大，裂紋缺陷一般呈黑色的細條狀線狀及深度寬度長度各不相同，裂紋較輕時，僅出現在複合材料製品的表面，嚴重時裂紋不僅較深較寬，而且可能擴大於整個複合材料製品，裂紋一般由橫下裂紋，縱向裂紋，長裂紋，短裂紋等。

實驗發現，對於圓柱形、圓筒型的複合材料製品裂紋都出現在制品的兩端附近區域，對層狀膜壓複合材料製品，裂紋都出現在厚度方向上的中間層區域。

5、工業CT檢測疏鬆缺陷

對於複合材料的模壓製品來說，產生疏鬆的原因，一般是加料量不足或不均勻，以及加壓時的時機不準確造成的。

疏鬆缺陷在ct圖像上一般呈現不規則的黑色雲霧狀斑紋，其深度濃淡不一，常見的疏鬆形態有一般疏鬆，層狀疏鬆，分散型輸送，一般疏鬆呈現的影像通常與複合材料製品的厚度有關，對較薄的截面圖要表現為細的網紋影像，較厚的界面則顯示為比較模糊的暗斑，層狀疏鬆主要表現為條紋狀影像，分散性疏鬆表現為細小長條狀的網狀影像。

6、工業CT檢測串層缺陷

對於複合材料的模壓製品來說，串層主要是由外層材料模壓成形後，內存材料模壓時陽膜破壞了固化成型的外層材料，並帶入內層造成的，若內層材料的強度高於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圖像呈白色的雲霧罩，這主要是由於該複合材料製品的外層材料串入內層材料中，並且外層材料的密度高於內層材料的密度。

目前，工業CT不僅應用到航空航天、化工、精密機械等重要產品的檢測方面，還用到各種材料檢測等許多領域，近年來國內關於它的應用和發展也很迅速。利用工業CT可以非接觸、非破壞地檢測物體內部結構，得到沒有重疊的數據和圖像，不僅精確地給出物體內部細節的三維位置數據，還可以定量地給出細節的輻射密度數據，對於各種材料分析能起到事半功倍的作用。