几种复合材料缺陷的工业CT图像特征

所谓复合材料，顾名思义，它是由两种或两种以上具有不同性质、不同形态的材料经过复合工艺制备而成的综合性能优于原组成材料的新型材料。其具有重量轻、强度高等优点，正是因为复合材料具有很多普通单一材料没有的优点，所以他的应用也越来越广泛，例如：航空航天、电子电气、汽车等领域，在军用及民用方面都发挥着重要的作用。

工业CT图像能够显示出复合材料的组分及密 度特性 ，适合于复合材料制 品中多种类型缺陷的检 测。准确的缺陷检测 ，不仅提高了复合材料的使用可靠性 ，而且为复合材料制 品的设计 、改进提供了更多选择。将工业 CT技术和制造工艺相结合 ，能够及时发现缺陷 ，有利于降低生产成本 ，改进生产工艺。

1、工业CT检测夹杂缺陷

复合材料制品中夹杂缺陷的产生原因，主要是由原材料纤维预浸料、树脂或溶剂中自带的杂质，固化过程中模具内的脱落物，工人在操作时不小心带进的杂质等。

夹杂缺陷Ct图像中灰度特征发亮的部位即为夹杂缺陷，夹杂缺陷多为，斑点状，块状或条形，该夹杂密度比复合材料制成的密度大，但是由于自然界中有很多金属和非金属的材料非常接近，目前根据ct图像还无法判断出夹杂的物理属性。

对于夹杂缺陷，利用ct图像后处理软件能够得到复合材料制品中内部夹杂的尺寸，形状位置等信息。

2、工业CT检测气孔缺陷

气孔是复合材料中的主要缺陷之一，结合复合材料制品的生产工艺，气孔是由原材料中没有预热而导致的原材料水分、挥发物含量大，以及固化过程中夹杂的空气和未排出的挥发组成部分的原因组成。

气孔缺陷的影像一般是成孤力的圆形、黑点状或椭圆形的黑色区域，它轮廓光滑，整个阴影贿赂较大，无明显变化，有明显的边界。

气孔分布的情况不一，有单个孤立存在的，也有以密集形态出现的，气孔缺陷处的ct密度均匀与空气的ct密度相近。

3、工业CT检测分层缺陷

分层是指层间的脱胶或开裂是复合材料结构中的典型缺陷，对于复合材料制品来说，分层意味着严重的损伤，在复合材料制品中的缺陷中，分层所占的比例较高，在复合材料制品中的变厚区域，由于纤维的长短不同，存在纤维不连续的区域，以及从而存在树脂的流动，纤维的滑移容易引起应力集中，因此复合材料制品的变厚区域容易产生分层。

对模压成型的复合材料制品加压时压力偏小或者加压时机制控制的不准确及预浸料有油污等，都可能导致制品产生分层，纤维缠绕成型的复合材料制品缠绕工艺的不当，或者其他原因引起的纤维层间错位可能产生分层。在ct图中分层的缺陷，影像一般为黑色的连续或断续的不规则现状。

4、工业CT检测裂纹缺陷

结合工艺分析，裂纹主要是由复合材料制品内部的应力与外部机械加工应力共同作用产生的，对于模压制品来说，复合材料制品的模具结构或者加工成型工艺不合理，脱模方法不正确等也能产生裂纹。 Ct图像上出现裂纹区域的灰度比周围区域的灰度大，裂纹缺陷一般呈黑色的细条状线状及深度宽度长度各不相同，裂纹较轻时，仅出现在复合材料制品的表面，严重时裂纹不仅较深较宽，而且可能扩大于整个复合材料制品，裂纹一般由横下裂纹，纵向裂纹，长裂纹，短裂纹等。

实验发现，对于圆柱形、圆筒型的复合材料制品裂纹都出现在制品的两端附近区域，对层状膜压复合材料制品，裂纹都出现在厚度方向上的中间层区域。

5、工业CT检测疏松缺陷

对于复合材料的模压制品来说，产生疏松的原因，一般是加料量不足或不均匀，以及加压时的时机不准确造成的。

疏松缺陷在ct图像上一般呈现不规则的黑色云雾状斑纹，其深度浓淡不一，常见的疏松形态有一般疏松，层状疏松，分散型输送，一般疏松呈现的影像通常与复合材料制品的厚度有关，对较薄的截面图要表现为细的网纹影像，较厚的界面则显示为比较模糊的暗斑，层状疏松主要表现为条纹状影像，分散性疏松表现为细小长条状的网状影像。

6、工业CT检测串层缺陷

对于复合材料的模压制品来说，串层主要是由外层材料模压成形后，内存材料模压时阳膜破坏了固化成型的外层材料，并带入内层造成的，若内层材料的强度高于外层材料的强度或外层材料没有固化好，也可能形成串层。

串层的ct图像呈白色的云雾罩，这主要是由于该复合材料制品的外层材料串入内层材料中，并且外层材料的密度高于内层材料的密度。

目前，工业CT不仅应用到航空航天、化工、精密机械等重要产品的检测方面，还用到各种材料检测等许多领域，近年来国内关于它的应用和发展也很迅速。利用工业CT可以非接触、非破坏地检测物体内部结构，得到没有重叠的数据和图像，不仅精确地给出物体内部细节的三维位置数据，还可以定量地给出细节的辐射密度数据，对于各种材料分析能起到事半功倍的作用。