工业CT在树脂基复合材料缺陷检测中的应用

刘艳珍 王燕

摘 要：在二十世纪，我国进入到改革开放的进程以来，我国的经济水平和科技水平都得到了飞速的发展，整体上呈现出一派欣欣向荣的景象，这对我国工业的发展和新型技术的研究是具有极大贡献的。工业CT技术作为一种能够直观对工业构建或者其他材料进行检测的主要手段，在树脂基符合材料缺陷检测中的应用变得越来越多，能够有效检测出产品内部的杂质含量、氣孔位置等，从而精确的研究出缺陷的尺寸和位置，以此提升对整个复合材料的改进。

关键词：工业CT技术；树脂复合材料；无损检测；缺陷；层析成像

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.027

1 前言

工业CT技术作为一种有效的无损检测方法，可以检测从几毫米的微小部件到数十米高的大型航天运载火箭等产品，对于树脂基复合材料的缺陷检测更是具有关键的作用。但是，对于工业CT技术来说，较小缺陷的识别与测量也是在实际操作过程中的一个难点问题。因此，本文分别从工业CT技术和复合材料的内涵概念入手，借助计算机研制出相应的软件，对断层扫描的图像进行模型的建立，结合实际经验，消除技术难点，对改进生产工艺具有指导意义。

2 工业CT技术和树脂基复合材料的内涵解析

2.1 工业CT技术

工业CT技术是一种借助计算机断层扫描技术对扫描物体进行三维模型的建立的技术手段，这种扫描成像的技术从根本上来说具有最终成像直观、准确等特征。在实际的操作过程中，主要是应用于对工业构件的无损检测。该技术最早的应用是在上世纪七十年代中后期，一开始仅仅只在医学上使用，但是为了避免对人体造成损伤，所采取的放射源能量较低，穿透能力也具有与一定的限度。后期又在战争过程中使用，主要应对与针对飞机涡轮叶片及火箭发动机的检测过程。现阶段，在科学技术的不断进步过程下，工业CT技术得到了显著的发展，已经能够广泛应用于社会发展的各个方面，例如航空航天、石油开采、电子设备、陶瓷及复合材料等[1]。

2.2 树脂基复合材料

树脂基复合材料是一种以有机聚合物为基体的纤维增强材料，其组成成分多为环氧树脂和不饱和聚酯树脂，主要就是热塑性树脂。这种热塑性树脂能够在有机溶剂的作用下发生溶解，或者在过热的环境中，使其达到其融点，加热时就会由于软化和熔融的过程形成最终的粘性液体，为了打造成所需要的形状，再经过冷却凝固后变硬，形成最终的树脂基复合材料。这一复合性强的材料也已经被广泛的应用于社会发展的更方面，尤其是在氯碱工业、造纸工业、金属表面处理工业等方面，具有显著的实际操作意义。

3 工业CT在树脂基复合材料缺陷检测中的实验研究

3.1 仪器设备准备和实验环境营造

为了保证实验的有效性和精确性，本次实验采取的设备是德国依科视朗国际射线有限公司生产的工业 CT 系统。该种CT系统具有两种优势明显的扫描系统，其一就是线阵扫描探测器，其二是面阵扫描探测器，这两种探测器的空间分辨率极高，能够达到4.0lp/mm，对于构建的检测精确性能够做出一定的保障[2]。

3.2 试样选择

主要选择由高硅氧材料和碳纤维材料加工成型的复合材料制品。

3.3 技术手段选取

第一种可以采取的技术就是声发射检测技术（ Acoustic Emission） ，该种技术在实际的应用过程中，主要是通过对树脂基复合材料的组成成分和结构的加载过程中产生的发射信号进行相应的检测和分析，从而评价树脂基复合材料的质量水平，以及存在的一些缺陷，便于在实际的应用过程中，能够有效提升实验的效率。第二种是采用射线检测技术（ Radiographic Testing，即RT）是利用射线（ X 射线、γ 射线、中子射线等）穿过物体时的吸收和散射的特性，检测其内部结构不连续性的技术。这种技术的应用主要针对于树脂聚集与纤维聚集存在缺陷的地方，能够才分层、分级的角度详细探测出材料的缺陷问题。该种技术的优势较为明显，还能够在穿透能量足够的情况下，不受试件几何结构限制。

4 工业CT在树脂基复合材料缺陷检测中的应用

首先要对实验结果进行分析，在精确的数据分析之后，能够结合不同缺陷的图像特征进行判断，从而便于缺陷的消除和完善。画质最为明显的就是气孔缺陷的CT图像。作为导致树脂基复合材料质量不合格的重要因素，气孔是在原本使用的材料还没有经过一定时效的预热过程后就直接投入使用，最终使得原材料中所含水分的含量变大，在后期的融化、固化过程中不仅不会排出水汽，而且还会由于气体的进入导致更多的气孔缺陷出现。这一点能够在图像上明确的看出来，一般来说，气孔缺陷的影像图片一般都会呈现出较多的圆形或者椭圆形、深黑色的黑色区域，整个气孔的轮廓是光滑的，彼此之间有着明显的边界，这就能够为分析人员提供精确的数据进行分析。另一种是分层缺陷检测，分层的出现就意味着材料可能出现了严重的损伤，造成该现象的原因就是由于在纤维不连续的区域从而存在树脂的流动和纤维的滑移而导致的，需要引起注意。

利用工业CT技术对树脂基复合材料制品进行检测和分析，能够发现合理的利用工业CT技术，就能够对树脂基复合材料中的杂质、气孔等缺陷问题做出精确性较高的灵敏度的检测，从而有效优化复合材料制品的工艺技术，从某种程度上来说，能对提升树脂基复合材料的质量具有较大促进作用，并且能够大幅度提升工作效率。

5 结束语

综上所述，在科学技术逐步发展的今天，工业CT技术的发展也在逐步进步，因此，借助工业CT技术对树脂基复合材料制品进行缺陷检测显得十分重要。而且在长时间的实践经验中，大量的结果表明，工业CT技术对于树脂基复合材料制品中的气孔位置、分层缺陷、杂质分量等都能够做出精确的检测，而且还能够有效缺陷的几何尺寸。这就反映出工业CT技术对于树脂基复合材料制品缺陷改造的意义，从而促进复合材料制品的生产工艺完善，提升经济效益。

参考文献：

[1]高佳佳，楚珑晟.纤维增强树脂基复合材料连接技术研究现状与展望[J].玻璃钢/复合材料，2018（02）：101-108.

[2]赵付宝，王从科，张霞，凡丽梅，李金鹿，郑素萍.工业CT在树脂基复合材料缺陷检测中的应用[J].工程塑料应用，2013，41（11）：96-98.