【摘 要】
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目前航空航天、军工等领域的机械零部件上都存在着铝基复合材料的应用,在制造以及使用过程中,铝基复合材料中可能存在的完全脱粘、局部脱粘等粘接质量问题会直接影响材料使用性能,对于粘接质量的检测主要分为界面结合状态的检测和界面结合强度的检测,而使用激光层裂法测量界面结合强度等方法均需要以测量界面结合状态为基础,本文主要应用超声波无损检测方法对铝基复合材料的界面结合状态进行检测。本文采用铝基板,玻璃,聚四氟
【基金项目】
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国家重点研发计划子课题,面向IC的超快激光精密切割技术与装备(2018YFB1107703); 广东省自然科学基金项目(2017A030313690);
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目前航空航天、军工等领域的机械零部件上都存在着铝基复合材料的应用,在制造以及使用过程中,铝基复合材料中可能存在的完全脱粘、局部脱粘等粘接质量问题会直接影响材料使用性能,对于粘接质量的检测主要分为界面结合状态的检测和界面结合强度的检测,而使用激光层裂法测量界面结合强度等方法均需要以测量界面结合状态为基础,本文主要应用超声波无损检测方法对铝基复合材料的界面结合状态进行检测。本文采用铝基板,玻璃,聚四氟乙烯等材料,通过DP460环氧树脂胶粘剂粘接设计了多种铝基粘接复合材料实验样品以及同一铝基复合材料的多种界面结合状态,建立水浸超声A扫描实验平台,并结合水的声速对实验平台进行误差标定,通过铝基板材料的超声波检测获取声学信息。然后采用水浸超声A扫描检测法、水浸超声C扫描检测法对铝基复合材料的界面结合状态进行检测,并对接收信号进行分析。研究表明:分别采用基于换能器移动改变声程和基于反射底面变化改变声程2种方法,对水的声速进行标定测量,得到系统的测量误差为0.13%;基于反射界面变化改变声程测量铝基板,在90%的置信概率区间内,得到铝基板的声速为(6375.97±29.97)m/s;使用Comsol软件对铝基复合材料进行超声波检测的仿真,通过仿真可以得出15MHz的超声波换能器探头有利于对铝基复合材料的界面结合状态的检测,同时随着铝基复合材料的结合界面上的脱粘缺陷尺寸的增大,超声波的回波信号能量将会呈现逐渐增大并最终趋于稳定的现象。通过DP460粘接而成的铝基复合材料符合使用标准,且该制作方法能得到稳定耐用无气泡杂质的粘接界面,对铝基复合材料的超声水浸A扫描实验中,铝基复合材料的各介质的声速与铝基复合材料的不同界面结合状态有较好的对应关系,对于铝基复合材料的界面结合状态的好粘与否的定性判断可以通过时域分析中的声时信息采用渡越时间法获取,而铝基复合材料界面上的脱粘程度与超声波反射信号的幅值信息有良好的对应关系,超声波水浸A扫描测量方式能够做为评价铝基复合材料的界面结合状态的测量方式。对于超声水浸C扫描成像实验中,在A扫描实验的取得反射波形的基础上,通过对铝基复合材料不同界面深度的扫描,获取到的扫描图像上的颜色差异能够直接表征铝基复合材料的界面结合状态。不同的检测方式各自具有优点和缺点,总体上超声波无损检测能够实现对铝基复合材料的界面结合状态的有效评估。
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