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[摘 要]复合材料的应用逐渐的广泛，随着科学技术的进步，为了更好的适应工程行业发展的需求，新型复合材料也应运而生；必须加强新型的无损检测仪器和方法，才能满足对新材料进行准确和灵活的无损检测要求；对此本文就复合材料无损检测技术研究进展进行研究，希望可以促进科学技术的发展。
[关键词]复合材料；无损检测
中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0020-01
前言
复合材料的使用不仅对工程行业发展有一定的促进作用，还间接促进了国家经济的发展。对于复合材料的检测还需要结合复合材料的定义、使用的现状、检测的标准以及无损检测的技术进行分析。随着时代的发展，无损检测的技术也会更加的完善和优化。
一、复合材料的特点
1.复合材料的性质
复合材料的特性主要体现在以下七个方面：（1）强度和刚度较高。（2）力学性能可以设计。（3）抗疲劳性能良好。（4）减振性能良好。（5）通常都能耐高温。（6）安全性好。（7）成型工艺简单。
2.复合材料使用性能
（1）常规材料存在的力学问题，如结构在外力作用下的强度、刚度，稳定性和振动等问题，在复合材料中依然存在。
（2）复合材料中还有许多常规材料中不存在的力学问题，如层间应力（ 层间正应力和剪应力耦合会引起复杂的断裂和脱层现象）、边界效应以及纤维脱胶、纤维断裂、基体开裂等问题。
（3）复合材料的材料设计和结构设计是同时进行的，因而在复合材料的材料设计（如材料选取和组合方式的确定）、加工工艺过程（如材料铺层、加温固化）和结构设计过程中都存在力学问题。
（4）复合材料难以分解，污染环境，且焚烧会产生有毒物质，危害人的身体健康，有待于进一步研究来解决。
二、无损检测技术
无损检测（Nondestructive Testing，缩写为NDT），就是研发和应用各种技术方法，以不损害被检测对象未来用途和功能的方式，探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和成分，测量几何特征，而对材料和零（部）件所进行的检测。一般来说，缺陷检测是无损检测中最重要的方面。因此，狭义而言，无损检测是基于材料的物理性质因有缺陷而发生变化这一事实，在不改变、不损害材料和零部件的状态和使用性能的前提下，测定其变化量，从而判断材料和零部件是否存在缺陷的技术。就是说，无损检测是利用材料组织结构异常引起物理量变化的原理，反过来用物理量的变化来推断材料组织结构的异常。
可以说，无损检测与评价技术的发展程度标志着一个国家（地区）的现代化工业水平。随着现代物理学、材料科学、微电子学和计算机技术的发展，无损检测技术也随之迅猛发展起来。各种无损检测方法的基本原理几乎涉及现代物理学的各个分支。人们按照不同的原理和不通的探测及信息处理方式，详细地统计了已经应用和正在研究的各种无损检测方法总共达70余种。主要包括射线检测（X射线、γ射线、高能X射线、中子射线、质子和电子射线等）、电学和电磁检测（电阻法、电位法、涡流法、录磁与漏磁、磁粉法、核磁共振、微波法、外激电子发射等）、力学和光学检测（目视法和内窥镜、荧光法、着色法、脆性涂层、光弹性覆膜法、激光全息摄影干涉法、泄漏检定、应力测试等）、热力学方法（热电动势法、液晶法、红外线热图等）和化学分析方法（电解检测法、激光检测法、离子散射、俄歇电子分析等）。
三、复合材料无损检测方法
应用于复合材料无损检测的NDT方法主要有超声检测法、X射线检验法、计算机层析照相法（CT）、微波检测法、声-超声检测法、声发射检测法等。
1.超声检测法
超声波是指频率≥20KHz的声波，其波长与材料内部缺陷的尺寸相匹配。超声法适合于评价复合材料的弹性模量、拉伸和剪切强度、疲劳损伤和所有缺陷状态下的力学性能。超声检测技术，特别是超声扫描，由于显示直观、检测速度快，已成为许多大型复合材料构件普遍采用的检测技术。
2.X射线检验法
X射线无损探伤是检测复合材料损伤的常用方法。目前常用的是胶片照相法，它是检查复合材料中孔隙和夹杂物等体积缺陷的优良方法，对增强剂分布不匀也有一定的检测能力，因此是一种不可缺少的检测手段。该方法检测分层缺陷很困难，裂纹一般只有当其平面与射线束大致平行时方能检出，所以该法通常只能检测与试样表面垂直的裂纹，可与超声反射法互补。随着计算机技术的飞速发展，X射线实时成像检测技术应运而生，开始应用于结构的无损探伤。图像的质量可以与X射线照相底片相媲美。X射线实时成像无论在检测效率、经济性、表现力、远程传送和方便实用等方面都比照相底片更胜一筹。
3.计算机层析照相检测法
计算机层析照相（CT）应用于复合材料研究已有十多年历史。CT主要用于①检测非微观缺陷（裂纹、夹杂物、气孔和分层等）。②测量密度分布（材料均匀性、复合材料微气孔含量）。③精确测量内部结构尺寸（如发动机叶片壁厚）。④检测装配结构和多余物。⑤三维成像与CAD/CAM等制造技术结合而形成的所谓反馈工程（RE）。
4.微波检测法
微波是一种高频电磁波，其特点是波长短（1～1000mm）、频率高（300MHz～300GHz）、频带宽。微波无损检测的基本原理是综合利用微波与物质的相互作用，一方面微波在不连续界面产生反射、散射和透射，另一方面微波还能与被检材料产生相互作用，此时微波均会受到材料中的电磁参数和几何参数的影响。通过测量微波信号基本参数的改变即可达到检测材料内部缺陷的目的。微波在复合材料中的穿透力强、衰减小，因此适于复合材料无损检测。它可以克服一般检测方法的不足，如超声波在复合材料中衰减大，难以穿透，较难检验其内部缺陷；X射线法对平面型缺陷的射线能量变化小，底片对比度低，因此检测困难。微波对复合材料中难以避免的气孔、疏孔、树脂开裂、分层和脱粘等缺陷有较好的敏感性。
5.声-超声检测法声
超声（Acoustic-Ultrasonic，简称AU）技术又称应力波因子（Stress Wave Factor，简称SWF）技术。与通常的无损检测方法不同，AU技术主要用于检测和研究材料中分布的细微缺陷及其对结构力学性能（强度或刚度）的整体影响，属于材料完整性评估技术。AU技术的基本原理为，采用压电换能器或激光照射等手段在材料（复合材料或各向同性材料）表面激发脉冲应力波，应力波在内部与材料的微结构（包括纤维增强层合板中的纤维基体，各种内在的或外部环境作用产生的缺陷和损伤区）相互作用，并经过界面的多次反射与波型转换后到达置于结构同一或另一表面的接收传感器（压电传感器或激光干涉仪），然后对接收到的波形信号进行分析，提取一个能反映材料（结构）力学性能（强度和刚度）的参量，称为应力波因子。
总结
综上所述，无损检测技术是一项复杂且繁琐的工作，需要检测人员具有一定的专业素质和一定的经验，从而发挥无损检测技术的价值。同时随着时代的发展，以及经济的促进，无损检测技术也会成为国家主要的复合材料的检测技术，实现国家可持续发展的路线。
参考文献
[1] 蹇福婷，王霜叶，张艳全.复合材料无损检测的介绍[J].科学咨询（科技·管理）；2012年06期.
[关键词]复合材料；无损检测
中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0020-01
前言
复合材料的使用不仅对工程行业发展有一定的促进作用，还间接促进了国家经济的发展。对于复合材料的检测还需要结合复合材料的定义、使用的现状、检测的标准以及无损检测的技术进行分析。随着时代的发展，无损检测的技术也会更加的完善和优化。
一、复合材料的特点
1.复合材料的性质
复合材料的特性主要体现在以下七个方面：（1）强度和刚度较高。（2）力学性能可以设计。（3）抗疲劳性能良好。（4）减振性能良好。（5）通常都能耐高温。（6）安全性好。（7）成型工艺简单。
2.复合材料使用性能
（1）常规材料存在的力学问题，如结构在外力作用下的强度、刚度，稳定性和振动等问题，在复合材料中依然存在。
（2）复合材料中还有许多常规材料中不存在的力学问题，如层间应力（ 层间正应力和剪应力耦合会引起复杂的断裂和脱层现象）、边界效应以及纤维脱胶、纤维断裂、基体开裂等问题。
（3）复合材料的材料设计和结构设计是同时进行的，因而在复合材料的材料设计（如材料选取和组合方式的确定）、加工工艺过程（如材料铺层、加温固化）和结构设计过程中都存在力学问题。
（4）复合材料难以分解，污染环境，且焚烧会产生有毒物质，危害人的身体健康，有待于进一步研究来解决。
二、无损检测技术
无损检测（Nondestructive Testing，缩写为NDT），就是研发和应用各种技术方法，以不损害被检测对象未来用途和功能的方式，探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和成分，测量几何特征，而对材料和零（部）件所进行的检测。一般来说，缺陷检测是无损检测中最重要的方面。因此，狭义而言，无损检测是基于材料的物理性质因有缺陷而发生变化这一事实，在不改变、不损害材料和零部件的状态和使用性能的前提下，测定其变化量，从而判断材料和零部件是否存在缺陷的技术。就是说，无损检测是利用材料组织结构异常引起物理量变化的原理，反过来用物理量的变化来推断材料组织结构的异常。
可以说，无损检测与评价技术的发展程度标志着一个国家（地区）的现代化工业水平。随着现代物理学、材料科学、微电子学和计算机技术的发展，无损检测技术也随之迅猛发展起来。各种无损检测方法的基本原理几乎涉及现代物理学的各个分支。人们按照不同的原理和不通的探测及信息处理方式，详细地统计了已经应用和正在研究的各种无损检测方法总共达70余种。主要包括射线检测（X射线、γ射线、高能X射线、中子射线、质子和电子射线等）、电学和电磁检测（电阻法、电位法、涡流法、录磁与漏磁、磁粉法、核磁共振、微波法、外激电子发射等）、力学和光学检测（目视法和内窥镜、荧光法、着色法、脆性涂层、光弹性覆膜法、激光全息摄影干涉法、泄漏检定、应力测试等）、热力学方法（热电动势法、液晶法、红外线热图等）和化学分析方法（电解检测法、激光检测法、离子散射、俄歇电子分析等）。
三、复合材料无损检测方法
应用于复合材料无损检测的NDT方法主要有超声检测法、X射线检验法、计算机层析照相法（CT）、微波检测法、声-超声检测法、声发射检测法等。
1.超声检测法
超声波是指频率≥20KHz的声波，其波长与材料内部缺陷的尺寸相匹配。超声法适合于评价复合材料的弹性模量、拉伸和剪切强度、疲劳损伤和所有缺陷状态下的力学性能。超声检测技术，特别是超声扫描，由于显示直观、检测速度快，已成为许多大型复合材料构件普遍采用的检测技术。
2.X射线检验法
X射线无损探伤是检测复合材料损伤的常用方法。目前常用的是胶片照相法，它是检查复合材料中孔隙和夹杂物等体积缺陷的优良方法，对增强剂分布不匀也有一定的检测能力，因此是一种不可缺少的检测手段。该方法检测分层缺陷很困难，裂纹一般只有当其平面与射线束大致平行时方能检出，所以该法通常只能检测与试样表面垂直的裂纹，可与超声反射法互补。随着计算机技术的飞速发展，X射线实时成像检测技术应运而生，开始应用于结构的无损探伤。图像的质量可以与X射线照相底片相媲美。X射线实时成像无论在检测效率、经济性、表现力、远程传送和方便实用等方面都比照相底片更胜一筹。
3.计算机层析照相检测法
计算机层析照相（CT）应用于复合材料研究已有十多年历史。CT主要用于①检测非微观缺陷（裂纹、夹杂物、气孔和分层等）。②测量密度分布（材料均匀性、复合材料微气孔含量）。③精确测量内部结构尺寸（如发动机叶片壁厚）。④检测装配结构和多余物。⑤三维成像与CAD/CAM等制造技术结合而形成的所谓反馈工程（RE）。
4.微波检测法
微波是一种高频电磁波，其特点是波长短（1～1000mm）、频率高（300MHz～300GHz）、频带宽。微波无损检测的基本原理是综合利用微波与物质的相互作用，一方面微波在不连续界面产生反射、散射和透射，另一方面微波还能与被检材料产生相互作用，此时微波均会受到材料中的电磁参数和几何参数的影响。通过测量微波信号基本参数的改变即可达到检测材料内部缺陷的目的。微波在复合材料中的穿透力强、衰减小，因此适于复合材料无损检测。它可以克服一般检测方法的不足，如超声波在复合材料中衰减大，难以穿透，较难检验其内部缺陷；X射线法对平面型缺陷的射线能量变化小，底片对比度低，因此检测困难。微波对复合材料中难以避免的气孔、疏孔、树脂开裂、分层和脱粘等缺陷有较好的敏感性。
5.声-超声检测法声
超声（Acoustic-Ultrasonic，简称AU）技术又称应力波因子（Stress Wave Factor，简称SWF）技术。与通常的无损检测方法不同，AU技术主要用于检测和研究材料中分布的细微缺陷及其对结构力学性能（强度或刚度）的整体影响，属于材料完整性评估技术。AU技术的基本原理为，采用压电换能器或激光照射等手段在材料（复合材料或各向同性材料）表面激发脉冲应力波，应力波在内部与材料的微结构（包括纤维增强层合板中的纤维基体，各种内在的或外部环境作用产生的缺陷和损伤区）相互作用，并经过界面的多次反射与波型转换后到达置于结构同一或另一表面的接收传感器（压电传感器或激光干涉仪），然后对接收到的波形信号进行分析，提取一个能反映材料（结构）力学性能（强度和刚度）的参量，称为应力波因子。
总结
综上所述，无损检测技术是一项复杂且繁琐的工作，需要检测人员具有一定的专业素质和一定的经验，从而发挥无损检测技术的价值。同时随着时代的发展，以及经济的促进，无损检测技术也会成为国家主要的复合材料的检测技术，实现国家可持续发展的路线。
参考文献
[1] 蹇福婷，王霜叶，张艳全.复合材料无损检测的介绍[J].科学咨询（科技·管理）；2012年06期.