碳纖維復合材料：是先進復合材料中重要的增強材料，比鋁還要輕，比鋼還要硬，密度是鐵的1/4，強度是鐵的10倍。碳纖維具有高比強度、高比模量、耐高溫、抗化學腐蝕、耐輻射、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱和熱膨脹系數小等一系列優(yōu)異性能。此外，還具有纖維的柔曲性和可編性。碳纖維既可用作結構材料承載負荷，又可作為功能材料發(fā)揮作用。

碳纖維應用背景與檢測

碳纖維復合材料被廣泛的應用用于國防工業(yè)領域，是飛機、無人機、箱體、火箭、衛(wèi)星、艦船等先進裝備*的戰(zhàn)略性材料。在風力發(fā)電、體育休閑、交通運輸、汽車工業(yè)、能源、化工、建筑等民用領域也有著廣泛的應用。

雖然，碳纖維復合材料作為一種新興材料已經得到廣泛的應用，但是在生產過程中，由于工藝不穩(wěn)定，空隙、夾雜等缺陷無法*避免，它的橫向承載與抗剪能力較低，在沖擊或疲勞等載荷的作用下極易發(fā)生損傷直至破壞。

研究表明，試樣厚度不同時碳纖維復合材料的力學性能會發(fā)生明顯的變化。因此，為了保證碳纖維復合材料的抗拉強度和彈性模量，需要對碳纖維復合材料的厚度進行嚴格控制。碳纖維復合材料在制造過程中產生的典型缺陷主要包括空隙、分層、脫粘和表面損傷; 在使用過程中產生的典型損傷主要有刀痕或劃傷、腐蝕坑、分層、脫粘、圓孔變形和有分層產生的下陷等。

本次，通過利用奧林巴斯超聲相控陣探傷技術（奧林巴斯探傷儀）并結合 Olympus 的復合材料檢測專用輪式探頭，對碳纖維復合材料檢測分析來驗證相應的測試結果。

檢測實驗對象

材質：碳纖維復合材料（CFRP）

尺寸：寬度102mm，厚度 5mm，長度不定

表面狀態(tài)：表面有塑料薄膜覆蓋，部分位置可見塑料薄膜氣泡

檢測設備配置

主機：Omniscan 系列 奧林巴斯探傷儀（便攜式）或 Focus PX（臺式）

探頭：復合材料檢測專用超聲相控陣輪式探頭 RollerForm

耦合方式：水耦合

檢測結果分析

1.1 較長的 1 號復合材料試塊檢測結果

由上圖可見，C 掃描圖像中無明顯缺陷信號，只有個別深藍色點狀信號，在 B 掃描圖中可以看到這些藍色點狀信號為非常微小的點狀缺陷，這樣的信號一般不認為是缺陷信號。而只有信號幅度非常高（通常為紅色信號），且面積較大時才認為是缺陷信號。

因而 1 號試塊無明顯缺陷，為完好試塊，且該試塊的表面塑料薄膜完好，未見明顯氣泡。

1.2 較長的 2 號復合材料試塊檢測結果

由下圖可見，較長的 2 號復合材料試塊同樣沒有明顯缺陷信號，底面回波清晰可見。

1.3 較短的 3 號復合材料試塊檢測結果

右下圖可見，較短的 3 號試塊可見明顯的缺陷，而且在 C 掃描圖像上布滿了這樣的缺陷，因而可判斷該試塊在制作過程中存在問題，為不合格工件。

1.4 較短的 4 號復合材料試塊檢測結果

較短的 4 號試塊可見明顯的缺陷，如下圖所示。而且在 C 掃描圖像上布滿了這樣的缺陷，因而可判斷該試塊在制作過程中存在問題，為不合格工件。

下圖為去掉塑料薄膜之后的檢測結果，對比上面的檢測結果可見，表面信號明顯增強了，而一些由于薄膜氣泡造成的偽缺陷信號消失了，因而在薄膜出現氣泡的情況下，去掉薄膜以后再檢測，可以消除由于薄膜氣泡造成的影響。

檢測結果總結

檢測實驗可見，較長的 1 號和 2 號試塊的情況較好，未見明顯的缺陷信號。而較短的 3號 和 4 號試塊則存在較多的內部分層缺陷，使用超聲相控陣探傷技術（奧林巴斯探傷儀）結合 Olympus 的復合材料檢測專用輪式探頭，可以有效地檢測該工件，可明顯區(qū)分缺陷信號，檢測結果比較理想。