航空发动机陶瓷基复合材料无损表征技术研究进展

随着陶瓷基复合材料在先进航空发动机热端部件中的推广应用,对其在工艺研发、制备加工、试验考核以及使用服役等阶段形成的缺陷/损伤进行高效准确的无损表征就变得尤为重要。由于陶瓷基复合材料复杂的制备成型工艺及多相复合引起的高度非均质和各向异性,导致传统基于整体均质化假设的无损检测技术面临诸多挑战。本文结合陶瓷基复合材料在航空发动机领域的应用情况,分析了其在制备、加工及服役等阶段的典型缺陷/损伤类型及特征,重点回顾了近年来陶瓷基复合材料无损表征技术的研究进展及应用情况,总结了现有无损表征技术面临的主要挑战,并对未来的发展趋势进行了展望。     

点焊超声波自动检测

点焊工艺目前已广泛地应用于航空工业。点焊质量的无损检测是推广点焊工艺的关键一环,引起了有关人员的极大重视。六九年我厂与六二五所协作研究成功点焊超声波自动检测方法。这种方法不仅能及时地发现焊点内的裂纹、飞溅、缩孔等缺陷,而且还能可靠地检测出焊点内的危险缺陷——脱点,又能粗略地估算焊点熔化核心的大小。同时能做到边点焊、     

飞机复合材料的NDT方法研究

剖析了飞机复合材料的特点及其在成型和使用过程中易产生的缺陷,分析了适于飞机复合材料无损检测技术的优缺点及其适用范围,探讨了在实际工艺设计和工程应用中,实施无损检测方法的问题。     

航空管路进口薄壁管材无损检测与评价

通过对国外5个厂商的3种材料20个规格39个批次的金属薄壁管材进行超声无损检测,发现进口管材上具有不同程度的表面缺陷和内部缺陷,典型缺陷有凹坑、划伤、折叠、外壁裂纹和内部裂纹等。其中有些内部缺陷较细微,需要灵敏可靠探伤技术装备和严格执行检测规程才能发现。与国内生产的管材无损检测结果对比表明,进口管材质量不尽人意,须经100%探伤复验才能应用于飞行器制造。而国产管材在有效执行无损检测规程的前提下,质量也可以得到可靠保证。     

微焦点CT在陶瓷基复合材料上的检测应用

陶瓷基复合材料具有耐高温、耐腐蚀、高比强度等诸多优点,在航空航天领域的应用越来越广泛。受制备工艺和原材料等原因限制,产品会产生各种缺陷。能够进行缺陷检测的无损检测方法有超声波、CT、红外热成像、X射线等。本文基于微焦点CT系统,开展调节片类薄壁陶瓷基复合材料的检测试验。确定微焦点CT具备整体零件亚毫米级孔检测能力,且测量结果更准确。微焦点CT可以获得夹杂物、裂纹、断丝等缺陷清晰检测图像,能够实现材料孔隙率计算。     

无损检测技术在损伤容限设计试验中的应用

介绍了损伤容限设计的概况、损伤容限试验的工作程序及无损检测技术在损伤容限设计试验中的应用。通过试验，能够运用无损检测技术定量给出试件的损伤程度和监测在试验用载荷作用下损伤的发展情况，并准确、可靠、质量一致地检查出允许的最小危险性缺陷，从而确定出与设计、工艺规定的使用寿命。     

无损检测模糊理论及其应用

断裂力学在工程中的应用,首先必须准确知道结构材料中的缺陷尺寸,但是由于无损检测的模糊不确定性导致检测出的缺陷尺寸(检测尺寸)与缺陷真实尺寸之间存在较大误差。本文对此进行了研究,建立了无损检测模糊理论,提出了缺陷尺寸与其检测尺寸之间的数学关系式,得到了在指定检测尺寸下的缺陷真实尺寸分布规律,给出了缺陷尺寸模糊分布、模糊区间估计和超标缺陷的隶属度,从而成功地解决了无损检测对材料缺陷进行有效的定量分析这一难题。基于该无损检测模糊理论,还将形成更加切合工程实际的模糊寿命预测、模糊断裂准则、模糊损伤容限设计、压力容器的模糊评定等一系列新的理论和方法。      

航空复合材料先进超声无损检测技术

复合材料具有高强度、高硬度、密度小等优点,广泛应用于航空航天领域.由于其独特的制造工艺,在制造过程中不可避免地会形成缺陷.开裂、脱粘、孔隙(率)及多余物(夹杂)等缺陷是复合材料构件验收和质量监测时需要重点检测的缺陷类型[1-2]. 超声检测方法作为一种方便、有效的检测手段,被广泛应用于复合材料构件的无损检测.     

航空发动机转子电子束焊缝的无损检测

介绍了航空发动机转子电子束焊缝无损检测的方法、检测工艺,并对检测出的缺陷进行了分析。     

Q/ZHFC 复合材料无损检测标准浅析

Q/ZHFC复合材料无损检测标准是在数十年的持续研究,经过不断修订完善后,自主形成的首套国内比较成体系的专业级复合材料无损检测标准,包括不同复合材料、不同成型工艺的复合材料结构、不同几何特征和不同缺陷检出要求的复合材料结构的无损检测标准,由通用标准、专业标准和规程/作业指导书/工艺卡三层标准构成,涵盖了复合材料无损检测涉及的“人、机、料、法、环、测”各个关键技术要素,为行业内外复合材料的无损检测提供了较为全面的标准和应用支撑。     

先进复合材料的无损检测

综合分析了碳纤维复合材料构件在成型和使用过程中造成的缺陷及损伤产生的原因,指出成型工艺原理和理论的非完美性、原材料因素、人为因素是复合材料成型过程中缺陷产生的主要原因。采用无损探伤技术对缺陷进行检测是复合材料构件质量保证的必要手段。对目前国内外用于复合材料构件的几种无损探伤方法进行了比较,认为超声法是复合材料常见缺陷检测的一种有效手段。并对超声检测技术的研究和应用进展进行了介绍。     

浅谈陶瓷基复合材料无损检测方法及其进展

陶瓷基复合材料由于其具有耐高温、密度低、抗氧化性好等多种优良特性目前已广泛地应用于航空航天领域。采用无损检测方法对陶瓷基复合材料进行相关检测对保证材料产品质量以及提高产品使用的可靠性等都具有重要意义。综述了陶瓷基复合材料无损检测发展现状,阐述了太赫兹、X射线、工业CT、红外热成像、超声波及声发射技术等常用陶瓷基复合材料检测手段的原理并介绍了其在陶瓷基复合材料无损检测方面的应用实例。     

纤维增强聚合物复合材料无损检测方法进展

近年来,纤维增强聚合物（FRP）复合材料凭借其卓越的力学性能和显著的重量优势,应用范围日益广泛。然而由于其复杂的损伤模式,需使用先进的损伤表征方法防止潜在的灾难性后果。目前,各种无损检测与评价（NDT&E）技术已被广泛应用于FRP复合材料的损伤检测,这些技术经过不断的发展和改进已能提供可靠的结构检测,尤其是在航空航天领域。本文首先对FRP复合材料损伤诊断领域无损检测技术的最新进展进行全面概述,分别对声发射测试、超声波测试、红外成像测试、激光错位散斑干涉测试、数字图像相关测试、涡流检测、太赫兹成像检测、微波检测、电学层析成像检测和X射线10种无损检测技术进行深入分析和评价,并探讨每种技术的优点和局限性。随后根据特定的准则,采用层次分析法对无损检测技术进行分析。然而由于单一无损检测技术难以实现缺陷识别、定位、分类和评估等功能的统一,因此最后提出了一种组合无损检测的技术方案,以期在实际工程应用中取得更好的效果。     

热压罐成型复合材料复杂结构对制造缺陷的影响规律

 飞行器复合材料种类多、结构形式复杂,制造缺陷种类、形成机制及影响因素也较为复杂。基于大量复合材料制件无损检测数据的统计结果,分析了热压罐成型工艺中常见缺陷的类型,揭示了复合材料复杂结构对制造缺陷的影响规律,初步分析了缺陷的产生机制。结果表明,分层、气孔和孔隙是热压罐成型工艺中比例较高的3类缺陷,复合材料制件结构的复杂性直接影响缺陷的出现比例,复合材料制件的几何特征和成型工艺对制造缺陷的影响规律较为明显。研究结果对制造缺陷的控制及复合材料制件结构设计具有重要的指导意义。     

涡流阵列无损检测技术在大飞机中的应用

涡流阵列检测技术作为一种高效无损检测方法,具有容易实施、检测速度快、对表面及近表面缺陷非常敏感、无需除去表面涂层等优点,广泛用于飞机蒙皮和机身结构件的裂纹、腐蚀等缺陷的检测。阐述无损检测技术在飞机设计、研制生产及使用过程中的应用,采用OmniScan_ECA涡流阵列仪对飞机上使用的高强度钢和铝合金材料的萌生裂纹及内部缺陷进行了检测,确定出埋藏缺陷的大小以及具体的位置和深度,为飞机部件制造中新制品的验收、材料工艺缺陷进行检测,进而为评价结构完整性以及分析材料变形和断裂机制与力学行为提供参考。     

C/SiC陶瓷基复合材料旋转超声制孔工艺研究

针对C/SiC陶瓷基复合材料硬度高、难加工的特点,研究了机器人旋转超声制孔工艺优化策略。采用基于出口撕裂面积的缺陷评估方法,分析了陶瓷基复合材料制孔缺陷;通过正交试验研究了主轴转速、进给速度、超声振幅等工艺参数对制孔质量和孔径精度的影响规律,并利用方差分析和极差分析方法确定了最优工艺参数;基于此工艺参数,开展了刀具磨损试验。结果表明,对于厚度为8 mm的C/SiC陶瓷基复合材料叠层试板,钎焊金刚石套料钻可以稳定制40个孔,孔径精度达H9,撕裂面积因子在0.2以内;最后综合考虑制孔质量与效率要求,提出了先快后慢分段切削的工艺策略,在保证制孔质量的同时提高了制孔效率。     

热障涂层杨氏模量和泊松比的测试

为了降低航空发动机热端部件的温度,空气等离子喷涂已被广泛地应用。为确定热障涂层的残余应力、结合力、断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率等性能和特性,需要知道其杨氏模量和泊松比。因为涂层厚度非常薄且使用时是结合在基体上的,所以需要一个能够在原处测量涂层的杨氏模量和泊松比的方法。采用等离子喷涂工艺在GH150高温合金上喷涂了MCrAIY和陶瓷层,利用一种改进的悬臂梁方法测量了热障涂层的杨氏模量和泊松比。这种无损测试方法为测定其他薄膜材料的杨氏模量和泊松比提供了借鉴。     

成果简介

１　铝蜂窝舱口盖喷水超声波检验本成果采用喷水超声穿透法辅以超声振铃反射法、声阻抗法和福克仪法对导弹铝蜂窝舱口盖粘接质量进行无损检验。由于采用喷水探头,提高了探伤灵敏度和缺陷的定界,可以发现,直径为１０ｍｍ以上的缺陷。试验证明,采用超声穿透法发现的缺陷最多。在无损检测中有推广应用价值。２　软磁合金焊接工艺电磁壳体由ＦｅＣｒ１７ＮｉＴｉ软磁合金和１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢焊接而成。本成果研制成功自动钨极脉冲氩弧焊机和专用焊轮,选用ＪＭＣ—２转盘作为旋转装置,经过研究试验,制订出合理的工艺规范,焊接出…     

计算机辅助无损检测工艺设计系统

从分析无损检测工艺的特点出发,介绍了人工智能技术和数据库技术在无损检测工艺制定中的应用以及在此基础上开发出的无损检测工艺规划专家系统。     

聚焦尖端技术 以检测促发展——走进北京航空航天大学先进无损检测技术实验室

航空产品的设计、材料研究与制备、工艺研究与优化以及结构件制造与装配等都离不开无损检测技术的支持。北京航空航天大学先进无损检测技术实验室拥有40余人的强大研究队伍,是国内从事现代无损检测技术研究的主要单位,现主要开展先进超声检测技术、红外热成像检测技术和X射线检测技术研究及其工程检测系统研发等工作,先后得到了国家"211工程"、"985工程"、"双一流建设"和国防重点学科建设经费的支持,具有国内领先、世界一流的先进无损检测技术研究软硬件条件,承担数10项科研项目,长期与航空航天企事业单位开展技术合作和学术交流。在周正千教授的带领下,我们一起来参观北京航空航天大学先进无损检测技术实验室。