超声红外热像技术发展现状及其在航空材料缺陷检测中的应用

超声红外热像技术兼具缺陷定位精准、热像信噪比高、材料适用范围广等特点,在航空材料检测方面已有不俗表现,主要应用于发动机叶片、起落架、机翼、蜂窝夹层等关键部件和结构的缺陷检测。在简要介绍超声红外热像技术原理与系统组成的基础上,从振动特性、生热特性、仿真建模、检测条件、热像处理与缺陷识别、缺陷可检测性和应用试验7个方面概括其主要发展历程,总结技术特点。重点针对航空金属结构材料缺陷和复合材料缺陷检测的应用进行了详细论述。归纳了超声红外热像技术的未来发展趋势,为其在航空材料检测方面的研究应用提供一定的参考借鉴。     

航空透明件缺陷与结构参数的超声检测方法

航空透明件的质量对于飞行安全有重要影响。其特殊的材料性质、缺陷的复杂多样性以及需现场检测的特点，对其检测原理、方法及系统等提出了特殊要求。本文针对航空透明件中的常见缺陷模式及结构特点，结合所开发的计算机化专用外场检测系统，给出了利用超声波检测航空透明件缺陷及结构参数的原理和方法。典型实验证明了这些方法简单可靠，能够满足航空透明件在制造和维护过程中的检测要求。     

固体发动机CT检测中的一种缺陷识别方法

提出一种图像不变矩法和直方图分析法相结合的缺陷识别方法.首先,利用图像不变矩方法,通过形状识别,将裂缝从固体发动机缺陷中提取出来;然后,利用直方图分析法,计算出气泡和夹渣像素值所在的灰度区间,将气泡和夹渣区分.从而实现固体发动机缺陷的自动分类识别,解决了现有技术中通过人工判决缺陷而导致的识别效率低、准确性差的问题,保证了固体发动机的性能.      

固体发动机老化过程中材料缺陷无损检测方式

综述了无损检测固体发动机的研究现状及应用前景，并对现有的无损检测固体发动机方法，提出了技术改进的措施。     

焊接残余应力超声无损检测技术

基于声弹性理论,针对天然气输送管道焊缝残余应力检测问题,本文提出了一种检测新技术,并研制残余应力超声检测系统。该系统采用一发一收的探头分布方式,传感器沿着管道直焊缝放置,传感器吸附于管道外壁并在管道表面及亚表面激发出临界折射纵波,测得管道外壁沿着直焊缝处的焊接残余应力分布情况,并且经过实验验证该系统对管道焊接残余应力测量的可靠性。针对温度变化较大环境下的曲面材料的残余应力检测问题,提出了温度补偿技术和曲率补偿技术。     

先进无损检测技术在复合材料缺陷检测中的应用

针对飞机复合材料构件全生命周期无损检测问题,介绍喷水超声C扫描技术、相控阵超声技术、空气耦合超声技术、激光超声技术和红外热成像技术在复合材料检测中的最新应用.研制大型喷水超声C扫描系统和新型超声、红外检测系统并开展试验研究,采用喷水超声方法,实现了蜂窝夹芯复合材料构件的C扫描检测;采用相控阵超声检测方法,实现了碳纤维复合材料R角检测;采用空气耦合超声方法,实现了蜂窝夹芯复合材料检测和PMMA板的导波检测;采用激光超声方法,实现了碳纤维复合材料分层检测;采用红外热成像方法,实现了蜂窝夹芯复合材料结构检测.研究表明,提出的超声、红外检测技术可以用于飞机复合材料构件全生命周期的大型结构检测、复杂结构检测、非接触检测、高精度检测和外场快速检测.     

无损检测技术在航空复合材料结构领域的应用分析

分析了航空复合材料结构件缺陷和损伤特点,介绍了可应用于航空复合材料结构缺陷的无损检测技术,展望了无损检测技术的未来发展.     

激光超声技术在复合材料检测中的应用

激光超声检测技术采用脉冲激光照射的手段激励结构中的Lamb波,可以实现远距离、非接触式的Lamb波传播波场数据测量。针对复合材料在航空领域应用中所面临的安全和可靠性能评估问题,南京航空航天大学开展了基于激光超声技术的复合材料检测研究。采用信号处理方法提取了Lamb波传播特征参数,进行了复合材料的损伤成像、刚度参数识别和疲劳特性评估,取得了理论和试验验证上的进展,为航空领域的复合材料无损检测技术提供了新方法。     

预制体结构和热解碳组织对二维碳/碳复合材料热物理性能影响

制备了针刺毡、短纤维树脂模压、碳布叠层 3种预制体 ,其碳纤维体积含量均为 4 0 %。采用化学气相沉积工艺制备了 4种C/C复合材料 :针刺毡 粗糙体热解碳 (具有两种定向热解碳组织 )、短纤维 树脂和热解碳、碳布 光滑体热解碳复合材料 ,对其进行 2 5 0 0℃保温 2h的高温热处理。在 0～ 90 0℃ ,研究了预制体结构和热解碳组织对二维C/C复合材料的热膨胀系数、比热容、热扩散率、导热系数等热物理性能影响。研究发现 :预制体和热解碳结构对C/C复合材料热物理性能有强烈影响。 0～ 90 0℃ ,4种材料的热膨胀系数都非常小 ,与温度近似的成线性关系 ,且几乎具有相同的斜率 ,在一定条件下 ,其值呈现负热膨胀性质 ;0～ 90 0℃ ,4种材料都有高的导热系数 ,但作为温度的函数 ,其值随预制体结构、热解碳组织和传热方向而变化 ,x y向的导热系数 (2 5 .6～1 74W / (m·℃ ) )比z向的 (3.5～ 5 0W / (m·℃ ) )高几倍     

用CT图像分析C／C复合材料的内部缺陷

总结了不同类型三向增强Ｃ／Ｃ复合材料ＣＴ检测图像及其对应的内部缺陷,结果表明：ＣＴ技术主要缺陷区与正常区存在的密度差异,对Ｃ／Ｃ复合材料内部进行质量检测,但在某些特定条件下,相同种类的缺陷可能表现出不同的ＣＴ图像,不同种类缺陷可能产生类似的ＣＴ图像,缺陷类型的判定必须与其它检测手段相结合才可确定,ＣＴ检测也有可能漏检部分缺陷。     

复合材料T-形R区超声反射法检测与缺陷判别

R区缺陷的检测是碳纤维复合材料结构中无损检测的焦点,针对此问题,以T-形R区为例,通过研究入射超声波在复合材料结构T-形R区产生回波信号及其特征,在典型超声检测试验验证分析基础上,提出了一种适用于复合材料结构T-形R区在线超声检测方法。系列超声检测与验证结果表明:采用水膜耦合超声检测技术,通过选择不同的声波入射方向,可有效地实现复合材料结构中T-形R区的覆盖检测;根据来自T-形R区的超声回波信号的时域特征可有效地进行缺陷的判别和确定检出缺陷所在铺层位置;表面检测盲区可达0.13mm(即单个复合材料铺层厚度)。解剖验证结果显示了超声检测结果与实际工艺缺陷的良好一致性。     

空气耦合超声探头声场及其对检测的影响

搭建空气耦合超声探头声场的指向性测量系统,考察4种型号的空气耦合超声探头声场的指向性。对预制分层缺陷的复合材料试样进行检测,分析了声场对检测结果的影响。结果表明,低频率、平探头的声场能量高,指向性较差,而高频率、聚焦探头声场能量低,指向性好,检测横向分辨率高。在保证穿透能力的前提下,应尽量选择后者。根据探头声场分布情况,合理调整检测距离,使被检材料位于探头的焦区内,也能够提高检测灵敏度。     

陶瓷材料超声无损检测进展

为了提高陶瓷材料超声检测的可靠性,近年来从陶瓷气孔率的检测、超声波在陶瓷材料中遇到缺陷的散射、瓷坯的检测、表面缺陷检测、陶瓷超声C扫描成像等方面展开了广泛而深入的研究,取得了很大进展。     

碳纤维增强树脂基复合材料中激光脉冲能量对超声L波的影响

利用不同激光脉冲与碳纤维树脂基复合材料相互作用产生的瞬态热效应激发超声纵波(L波),分析激光脉冲能量对L波的影响.试验结果表明,激励声波的幅度直接与脉冲的能量相关,在高能量区的纵波幅度明显比在低能量区的大,缺陷的存在明显影响L波的存在和幅度.     

CFRP复合材料层板缺陷的红外热波成像检测方法

针对CFRP复合材料层板缺陷无损检测与评价的红外热波成像检测方法、热波信号处理、缺陷判定和识别及红外热波成像检测POD分析等进行了系统介绍,分析了各种红外热波成像检测方法的应用与优势、适用性及局限性等,重点介绍了红外热波成像方法应用于CFRP复合材料层板缺陷检测的应用实例,并进一步阐述了复合材料缺陷红外热波成像无损检测的发展.     

铝合金氧化物夹杂超声波检测技术

针对航天器用铝合金内部的氧化物夹杂缺陷的检测难题,开展了超声波检测技术试验研究,采用一种基于过盈配合和快速氧化原理的铝合金氧化物夹杂缺陷模拟方法进行了氧化物缺陷模拟,并对缺陷的微观组织和成分进行分析,分析结果验证了氧化物夹杂缺陷的制作有效性。测试结果表明机械C型扫描能够有效分辨Φ1.2 mm当量左右的夹杂缺陷,其直观性、耦合稳定性和重复性相较手动扫描,检测效果更优。该方法已应用于航天器铝合金产品氧化物夹杂检测,效果良好。     

喷管台阶形壳体粘接面脱粘超声探伤研究

研制了一种小角度超声纵波特种斜探头，用于台阶形金属／非金属异形复合构件粘接界面的检测，选择了探头材质，计算了入射倾角，建立了伤方法及判伤标准，并在对比试块及实际产品上进行了检测，证明了该探头及方法适用于该特定形状产品的探伤，并对类似异种形面产品的探伤有参考意义。     

复合材料超声检测复合缺陷多层成像实验分析

传统的超声B扫描和C扫描检测,并不能完全地展现复合材料复合缺陷的全貌,具有一定的局限性。本文通过实验的方法,对人工预制缺陷试样进行了水浸超声C扫描成像检测。在超声C扫描底波幅值成像原理的基础上,通过一次扫描,获取不同层深位置的超声反射信号进行切片C扫描成像,利用不同层深位置的切片C扫描图像观察材料内部的缺陷。实验结果表明,利用超声A、B、C扫描成像与切片C扫描成像相结合的方法对复合材料中的复合缺陷进行多角度成像,能够对复合材料内部的复合缺陷进行全方位的清晰显示。