航空应用

 

复合材料作为航空领域的主要应用材料,在具备优异性能的同时也存在缺陷,因此,检测过程中不破坏零件及材料的太赫兹无损检测技术成为绝佳的检测选择。这一优势也为太赫兹技术在航空应用方面带来极佳的应用前景。

航空复合材料测试案例

 

 

 

 

应用背景:

        复合材料一般是由两种或者两种以上的不同物质通过不同的方式而组合的材料,这种复合材料可以发挥不同材料的特点,也可以解决单一材料存在的缺陷,从而提高了材料的性能和使用寿命。

一般复合材料的特点:

        重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,它已经逐渐代替了金属合金以及木材等,主要应用在电子、汽车以及航空航天、建筑等广泛的领域当中,尤其在近些年得到了更为快速的发展。因为复合材料的各项异性,会在制造工艺中存在不稳定的现象,也会引起某些缺陷的产生。在使用过程中,会因为撞击、疲劳等一些化学因素的影响,极易对复合材料的功能和稳定使用产生极大影响。因此,检测技术就显得尤为重要了,同时在检测的方法当中无损检测的发展研究更是具有非常重要的作用。

无损检测技术是一种不破坏零件或材料,可直接在现场进行检测的技术。

       太赫兹波能够透过泡沫、陶瓷、塑料、高分子复合材料、磁性材料等这些可见光与红外波、甚至超声波都无法透过的材料。传统的射线检测法中使用的X 射线和γ射线,不仅对上述材料几乎是透明的,而且对其中的缺陷( 如孔洞、夹渣、错位、裂缝等) 也是几乎透明的,因此难以对孔洞和夹渣等缺陷进行清晰成像,无法实现无损检测。太赫兹波对这些材料是半透明的,可以实现无损检测。

 

应用案例:

根据我司为航空某单位进行的多款复合材料测试情况,我们利用太赫兹时域光谱技术对玻璃纤维、碳纤维复合材料对比试块,对比试块包括层压板结构和蜂窝夹层结构,如图3。试块信息如表2所示。

 

 

(a)

(b)

(c)

(d)

图1 | 对比试块状态图

(a)TH70-3-1正面(b)TH70-16正面

(c)TH70-3-1背面(d)TH70-16背面

太赫兹对不同厚度的玻纤复合材料层压板无损检测

图 | 厚度方向光学测量结果

图 | 脱粘缺陷在太赫兹反射光谱中的响应

测试结果和实际结果对比

/

计算值/mm

实际值/mm

相对误差/%

样品厚度

无缺陷

1.2048

1.20

0.40

缺陷处

1.2411

 

 

缺陷厚度

0.12

0.11

9.1

缺陷深度

0.2165

0.22

1.59

太赫兹无损检测深度测试

图 | 不同厚度缺陷处的太赫兹光谱

图 | 不同厚度缺陷处的太赫兹成像结果

测试结论

太赫兹时域无损检测方法可以有效的对非极性复合材料板中的常见异物夹杂、脱粘和分层缺陷进行检测和鉴别。同时可以对缺陷位置和尺寸进行亚毫米精度的定位和测量,实现对缺陷部分的三维重构,满足无损检测要求。

应用案例:

根据我司为航空某单位进行的多款复合材料测试情况,我们利用太赫兹时域光谱技术对玻璃纤维、碳纤维复合材料对比试块,对比试块包括层压板结构和蜂窝夹层结构,如图1。试块信息如表2所示。

 

编号

TH70-3-1

TH70-16

材料

玻璃纤维

碳纤维+玻璃纤维

尺寸

200mm×201mm

250mm×160mm

厚度

1.197mm~1.586mm

1.970mm~2.361mm

2.950mm

表2 | 对比试块检验表