RTM复合材料中分层缺陷的超声表征及量化分析

以ZT7H/QY8911碳纤维增强树脂基RTM工艺成型复合材料为研究对象,通过预埋单层聚四氟乙烯薄膜(PTFE)模拟不同尺寸(?=3 mm,6 mm,10 mm)和不同深度(近上表面、中间深度、近下表明)的分层缺陷,制备了RTM复合材料超声检测试样。基于水浸式超声反射法对缺陷进行超声A-Scan、B-Scan和C-Scan检测表征,并对检测结果进行量化分析。结果表明:超声反射法对RTM复合材料层压板中分层缺陷具有定性、定量检测能力,超声A-Scan检测信号中幅值、相位、时域渡越等特征量与缺陷的尺寸、深度、性质等具有相关性,超声B-Scan检测可以对缺陷深度进行表征,超声C-Scan可以对缺陷尺寸进行表征,深度方向检测分辨率达1个铺层厚度,缺陷尺寸的检测偏差≤1.0 mm。     

超声评价碳/环氧三维编织复合材料的实验分析

 本文采用超声回波法对碳/环氧三维编织复合材料进行超声A 扫描,结合对超声定位的缺陷区域进行细观形 貌解剖分析,研究了超声回波波形和三维编织复合材料细观形貌特征的对应关系。在考虑碳纤维单丝分布及纤维束 和树脂界面状态的基础上,利用经验的波形分析法讨论了超声波在三维编织复合材料中的衰减。实验研究结果表明 ,超声回波特征和三维编织复合材料缺陷有对应关系,超声A 扫描波形特征分析可用于碳/环氧三维编织复合材料 的无损检测及其缺陷的初步评价。     

相控阵超声检测技术在碳纤维复合材料分层缺陷的应用研究

碳纤维复合材料在热成型过程中易产生分层缺陷,本文研究了相控阵超声检测技术对于分层缺陷的定量结果,以及人员检验技能水平对于该测量系统的影响程度。通过预埋不同深度、不同直径的分层缺陷制备试样,使用相控阵超声的B、C扫描图像进行检测分析,并对此测量系统进行分析。结果表明：相控阵超声检测技术能够较准确定量且直观呈现分层缺陷,且检测结果受检验员技能水平影响程度很小。     

碳纤维复合材料孔隙分布及形貌分析研究

通过改变固化工艺制备了含孔隙的碳纤维复合材料试样,采用超声检测对试样进行了初步的孔隙检测与筛选,采用金相显微法对典型区域的孔隙率、孔隙分布和形貌特征进行统计。实验结果表明,固化压力不足和袋内真空不合适会引起复合材料内部孔隙的产生,且孔隙的分布存在必然性和随机性,孔隙形貌与孔隙率存在一定的联系。     

大型曲面复合材料超声检测技术

针对大型曲面复合材料常见夹杂、孔洞、分层等缺陷的检测需求,阐述了超声透射法检测的测量原理,对不同厚度碳纤维复合材料不同孔径大小的缺陷进行了超声C扫描实验,验证了方法的可行性。结合双机械手的运动轨迹规划和控制开展了空间任意曲面复合材料工件的超声透射检测技术研究,并研制了双机械手超声透射无损检测系统,对于航空航天等领域使用的大型曲面复合材料构件的无损检测有着重要的意义。     

碳纤维复合材料蜂窝夹层结构的无损检测方法研究

本文介绍了碳纤维复合材料蜂窝夹层结构常见的内部缺陷,这些缺陷的存在将直接影响蜂窝结构的机械性能和工作性能,必须对其进行无损检测。利用超声脉冲反射法对其内部缺陷进行检测作了详细介绍,分别对复合材料蒙皮可能出现的分层、疏松和高空隙率缺陷及蒙皮与蜂窝夹芯之间界面的脱粘缺陷进行检测,对出现的波形进行分析,并判断波形产生的原因,认为超声脉冲反射法对碳纤维复合材料蜂窝夹层结构内部缺陷检测是一种行之有效的方法。     

表面处理对碳纤维润湿性及连续纤维增强PEEK复合材料拉伸性能的影响

用5种工艺对碳纤维进行表面处理,并与PEEK薄膜热压成复合材料。采用润湿天平法检测碳纤维表面的润湿力并进行SEM表面形貌分析;测试试样拉伸性能并观察试样断口形貌。结果表明:混酸超声处理法处理的碳纤维表面粗糙度最大,润湿性最好,表面润湿力达到0.82mN,用其制备复合材料的拉伸性能最佳。     

复合材料帽形长桁加筋曲板的自动化相控阵超声检测技术研究

采用基于脉冲反射模式的自动化相控阵超声检测技术,对复合材料帽形长桁加筋曲板结构进行自动化检测研究。分别针对曲面蒙皮和帽形长桁R角结构,选取不同探头、不同频率、不同聚焦方式,开展相控阵自动化检测仿形、C扫描成像及缺陷判定。结果表明,采用超声仿形测量的方法实现曲面蒙皮的自动化检测,能够检测出最小达Φ3 mm的缺陷;针对帽形长桁R角结构特点制定特殊的R角水靴,实现R角的自动化相控阵检测。     

多层碳纤维布复合材料超声检测的有限元模拟

结合飞机复合材料无损检测需求,介绍了多层碳纤维布的材料工艺,分析了超声反射法的基本原理及其特点,并利用有限元方法对超声检测过程进行了数值模拟。通过实验波形和数值模拟的波形进行对比,可以看出有限元分析法对复合材料的超声检测提供了有力的理论依据,在一定程度和范围内可以对实验进行结果预测和评估。同时实验结果表明,超声波检测复合材料检测精度较高,检测效果较明显,可以准确的识别出是否存在缺陷以及判断出缺陷的位置。     

碳毡复合材料无损检测对比试块设计及工艺

在飞机制造过程中需要进行大量超声波无损检测来检验复合材料制件内部质量.作为无损检测实施过程中对内部损伤评定的标尺,对比试块的需求量也应运而增.针对不同种类复合材料、不同结构零件,需要设计相应对比试块作为内部探伤依据.从材料特性及零件结构出发,根据穿透法A扫描可检测的缺陷类型,阐述带有不同角度碳毡的层状碳纤维复合材料结构...     

静电纺PVA/PEO/多壁碳纳米管超细纤维的制备与性能

采用超声波辅助溶液共混的方式制备聚乙烯醇/多壁碳纳米管(PVA/MWCNT)复合溶液,并将该溶液与聚氧化乙烯(PEO)溶液共混,利用静电纺丝技术制备PVA/PEO/MWCNTs复合超细纤维。运用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热仪(DSC)方法对不同MWCNTs含量的PVA/PEO/MWCNTs复合纤维的微观形貌、结构和热性能进行了观察分析。结果表明:随着MWCNTs含量的增加,纤维直径显著变细,MWCNTs的加入降低了纤维的结晶性,纤维的热稳定性有所提高。     

复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究

本文以厚壁碳纤维复合材料为面板,硬质聚氨酯泡沫为芯材制造复合材料泡沫夹层结构,模拟实际生产过程中容易出现的面板与芯材之间界面的脱粘和界面胶层过厚的现象,采用人工制造试块的方法,研究了超声波探伤对夹层复合材料缺陷的评定方法,解决了实际检测过程中的疑问,为夹层复合材料结构产品的质量检验提供依据。得出了粘接良好区胶层过厚不会被判定为脱粘的结论。     

氮化硼/碳纤维复合织物的性能研究

将氮化硼粉末负载于碳纤维织物上,用扫描电镜和紫外分光光度计观察和测试了氮化硼/碳纤维复合织物的表面形貌和紫外漫反射性能。结果显示:有大量氮化硼负载于碳纤维织物上;在250～600 nm波长范围,氮化硼/碳纤维复合织物的紫外漫反射性能比纯碳纤维织物的更好。用网络分析仪测试了氮化硼/碳纤维复合织物的电磁屏蔽性能,发现负载了氮化硼的碳纤维织物的电磁屏蔽性能略弱于纯碳纤维织物。     

碳纤维树脂基复合材料内部缺陷X射线成像检测的仿真

采用CIVA仿真模拟软件,模拟不同检测电压、检测电流和焦点尺寸下碳纤维树脂基复合材料制品内部分层缺陷的X射线成像检测结果,得到最佳射线源工艺参数;将最佳射线源工艺参数应用于X射线锥束CT成像仿真模拟,与含分层缺陷的碳纤维树脂基复合材料制品的X射线锥束CT成像检测结果相比,仿真结果与实际检测结果相吻合;同时,通过实际碳纤维树脂基复合材料制品的X射线锥束CT成像检测结果验证了该最佳射线源工艺参数的可行性和可靠性。     

树脂对碳纤维/玻璃纤维层间混杂复合材料湿态弯曲特性影响

为了探究树脂基体对相同铺层方式下碳纤维/玻璃纤维层间混杂复合材料(碳/玻体积混杂比为1.86/1)干态、湿态(100℃水煮2 h)弯曲特性的影响,首先对环氧树脂和乙烯基树脂浇铸体试样分别开展了耐水性加速老化试验,并对两种树脂浇铸体试样在每个老化试验周期下分别开展剩余弯曲特性试验;然后对碳/玻层间混杂复合材料开展干、湿态弯曲试验。结果表明,无论是在常规试验(未经过老化)还是在各个老化试验周期,两种树脂浇铸体试样弯曲应力–位移曲线变化规律基本一致,但总体而言,环氧树脂浇铸体试样常规弯曲强度和各个阶段老化后弯曲强度均优于乙烯基树脂浇铸体试样;相同试验状态下,两种树脂基混杂复合材料试样湿态弯曲强度和弯曲弹性模量均较干态试样产生不同程度的降低,但环氧树脂基混杂复合材料试样在干、湿态环境下的弯曲性能均优于乙烯基树脂基混杂复合材料试样。     

对接焊缝缺陷的超声导波检测试验

应用超声导波技术对预制缺陷的对接焊缝试块进行检测试验,运用多功能声定位超声检测系统Isonie2007的导波功能对焊缝中4种不同类型的缺陷进行探测。试验表明,在一定的条件下,超声导波能检出不同类型缺陷的位置和大小,检测结果直观,对实际焊缝缺陷检测具有指导意义。     

Adhesive joints between carbon fiber and aluminum foam reinforced by surface‐treated aramid fibers

Short aramid fibers have been successfully used to reinforce the interface adhesive property between carbon fiber/epoxy composites and aluminum foam, and to form aramid‐fiber “composite adhesive joints.” In this study, to further improve the reinforcing effect of the aramid‐fiber‐reinforced adhesive joints, aramid fibers were ultrasonic treated to conduct different surface conditions. Critical energy release rate of the carbon fiber/aluminum foam sandwich beams with as‐received and treated interfacial aramid fibers were measured to study the influence of the surface treatment on aramid fibers. It was found that reinforcements in critical energy release rate were achieved for all samples with treated aramid fiber as measured under double cantilever beam condition. The interfacial characteristics of the short aramid fibers with different surface condition were investigated and discussed based on scanning electron microscopy observations. It is suggested that advanced bonding between aramid fibers and epoxy resin was conducted after surface treatment, and more energy was therefore absorbed through fiber bridging during crack opening and extension process. POLYM. COMPOS., 36:192–197, 2015. © 2014 Society of Plastics Engineers