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復合材料是運用先進的材料制備技術，將不同性質的材料組分優化組合而成的新材

料。20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼)，

從此出現了復合材料這一名稱；50年代以后，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維

等高強度和高模量纖維；70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。隨著復合材料在各個

領域的應用越來越廣泛，特別是在航空航天、汽車、建筑、電子、新能源等領域，全球

復合材料行業的現狀呈現出持續增長的趨勢。

隨著越來越多的復合材料與結構被用于各個行業，了解如何檢查它們的損壞情況是

一個重要話題。本文將盤點兒種常見的復合材料無損檢測方法。

無損檢測(Non-DestructiveTesting,NDT)是復合材料工業中的一種標準測試方法，

無需切割或以其他方式改變材料，也是制造高質量產品的基礎。NDT有多種方法可供選

擇，有時可能需要同時使用多種方法來充分了解復合材料層壓板中的缺陷和缺陷的類型、

尺寸、位置和深度等。

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目測

對復合結構進行檢查的一個基本旦有用的方法是目視檢查，它應該是檢查員使用的

第一種方法，但卻經常被忽視。在光線下以淺角度觀察復合材料層壓板有助于發現明顯

的缺陷，如劃痕、褶皺、橋接、表面孔隙、剝離蒙皮、分層、熱損傷等可見沖擊損傷。

目視檢查最重要的優點是它的快速過程，以及該過程的相對可承受性，也可以通過減少

其他測試的數量來節省時間和金錢。目視檢查不需要設備，但這種方法有其固有的缺點。

one

02

敲擊測試

這是另一種基本的檢查方法。可沿著零件的表面用敲擊錘或硬幣輕輕的敲擊，明亮

的金屬聲音表明結構良好。沉悶的“砰”聲表示存在缺陷，例如分層或脫粘。數字敲擊錘

可以測量敲擊響應，并以亳秒為單位顯示層壓板響應所需的時間。響應時間越短,結構

吸收的沖擊就越少，這表明結構是實心的。當發現缺陷時，響應時間更長，導致顯示器

上的數字更高。這種方法在厚度小于3.05毫米的薄層壓板中更有效，而在非常厚的層

壓板上則沒有效果。另一個缺點是它有時也會給出錯誤的讀數，比如如果背面連接了另

一個結構。

two

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超聲波檢測(UT)

這是Fl前應用最廣泛的無損檢測方法。UT的工作原理是將高頻(0.5-25兆赫)能量

波發送到層壓板中，捕捉并量化這些波形的振幅和飛行時間，從而分析了解材料性能和

結構變化。使用的主要方法有兩種：

脈沖回波：通過用同一探針發送和接收聲音脈沖來測量反射波；

透射法：通過層壓板厚度測量傳輸波，它需要一側的發射器探針和另一側的接收器

探針來發送和接收聲能。

根據信號攜帶的信息，可以獲得裂紋位置、缺陷大小、方向等特征。共有三種基本

,A-Scan、C-Scan和ANDSCAN。

Glasa/epoxy

specimen

UltrasonrcJ1

/

transducer

Oransmittar)

\11

Transmitted

wa-gs

GlassXjj1

譽

、Ultrasonic

transducer

(receivarj

A-Scan超聲波設備使用脈沖回波系統來定位缺陷,使用凝膠耦合劑將探頭或換能器

放置在要檢查的表面上，以確保良好的聲音傳導性。然后探頭通過零件發射超聲波脈沖。

它測量從零件背面反彈所需的時間。材料中的缺陷（如脫粘和水侵入）會導致不同的回

彈時間。用戶需要知道聲音穿過被測材料的速度并將其輸入到測試儀中。

C-Scan還使用超聲波來檢查零件。但與A-Scan不同的是，它測量聲音穿過零件厚度

的時間。因此，您需要檢測零件的兩側。此外，它需要浸沒在液體介質中，以確保良好

的聲音傳輸。這可能會導致某些部分進水。但在復合材料上，C-Scan確實比A-Scan表現

更好。它提供了零件的良好整體掃描圖像，檢查員可以使用它來定位損壞。

ANDSCAN將A-Scan提升到了一個新的水平。機械臂連接到換能器，換能器連接到

計算機。臂為計算機提供換能器的空間x、y和z坐標。這使計算機能夠生成檢查區域

的類似C掃描的圖像。計算機還按尾號存儲信息，以便進行趨勢分析。

three

04

熱成像檢測

脈沖紅外熱成像的工作原理是利用主動加熱技術，通過紅外熱成像系統自動記錄試

件表面缺陷和基體材料由于不同熱特性引起的溫度差異，進而判定被測物表面及內部的

損傷。該方法具有非接觸、實時、高效、直觀的特點，十分適合于檢測復合材料薄板與

金屬粘接結構中的脫粘、孔隙率、剝離、分層、分層類面積型缺陷等，尤其是當零件或

組件不能浸入水中進行超聲C-掃描檢測以及零件表面形狀使得超聲檢測實施比較困難

時可使用紅外熱波檢測方法。

IRcamera

defects

four

05

射線照相測試(RT)

復合材料最常見的損壞類型是分層，導致氣穴。如果分層的方向不垂直于X射線束,

則只能在RT中看到分層。射線照相術有許多類型，每種類型都有特定的應用。當零件

既不太厚也不太薄時，常規射線照相是最有用的。對于1至5毫米的薄零件，使用低壓

射線照相，而V射線照相適用于厚零件。這些類型的射線照相可用于檢測大空隙、夾雜

物、跨層裂紋、不均勻的纖維分布和纖維取向錯誤，洌如纖維皺紋或熔接線。

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剪切成像測試

剪切測試是一種激光光學方法，通過使用圖像剪切干涉儀來檢測和測量零件的平面

外變形。首先在無載荷條件下測量零件,然后在施加的載荷下再次針對熱學、機械振動、

聲振動、壓力、真空、電場、磁場、微波或機械等進行測試，這使得攝像機可以看到缺

陷，以便在存在亞表面缺陷的層壓板表面上捕捉等應變條紋圖案。計算機軟件對包裹的

相位圖圖像進行外推，并創建一個展開的相位圖，該相位圖被轉換為用于顯示和評估的

集成可見圖像。需要注意的是，該技術可以快速顯示缺陷的位置，但需要使用超聲技術

進行進一步檢查以確定深度。

six

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聲發射

聲發射(AcousticEmission,AE)是通過對復合材料或結構在加載過程中產生的聲

發射信號進行檢測和分析，對復合材料構件的整體質帚水平進行評價的一種檢測技術，

是一種有效的缺陷分析方法。

該方法能夠反映復合材料中損傷的發展與破壞模式，預測構件的最終承載強度,并

能夠確定出構件質量的薄弱區域。

聲發射技術是檢測復合材料結構整體質量水平的非常實用的技術手段，使用簡單方

便，可以在測試材料力學性能的同時獲取材料動態變形損傷過程中的寶貴信息。使用的

方法主要有三種:

參數分析法：通過記錄和分析聲發射信號的特征參數，如幅度、能量、持續時間、

振鈴計數和事件數等，來分析材料的損傷破壞特征，如損傷程度和部位、破壞機制等。

它最大缺點是有關AE源本質的信息往往被諧振式傳感器自身的特點所掩蓋或模糊掉，

其實驗結果的重復性很差。

波形分析法：對聲發射信號的波形進行記錄與分析，得到信號的頻譜及相關函數等