碳纤维复合材料CFRP超声扫描显微镜分析《超声扫描逐层切片成像》

超声扫描显微镜设备能够精准检测碳纤维复合材料内部的分层、气孔等缺陷，其检测原理基于超声在复合材料中的传播机理与信号变化规律。目前，全球 70%~80% 的复合材料零件都采用超声波完成无损检测，针对碳纤维增强复合材料（CFRP）类构件，国际上也已出具 ASTM E2580-17、HB7825-2007 等相关行业标准。

碳纤维板冲击损伤超声C扫描图像

超声扫描显微镜是一种专业的超声无损检测设备，广泛应用于材料领域失效分析检测，在常温条件下，可以通过纯净水作为耦合剂来检测，水浸超声法对比空气耦合检测法具备更高的检测分辨力，下面实验中将碳纤维层压板浸于超声波显微镜的水槽，超声显微换能器位于其上方，由机械运动结构带动其进行扫描成像。

超声扫描显微镜检测现场

超声波由碳纤维层压板正面入射，在 A 扫描波形中选取的扫描成像区间如图1 所示，图中波形包含表面回波和底面回波。在 C 扫描成像过程中，将图 1中的波形区间分成 24 份，即将碳纤维层压板在厚度方向上等分为24 段，实现在一次扫描中对不同深度区间的扫描检测。各厚度区间检测结果如图 2 所示。从图 2可以看出：2～24层出现较为严重的图像明暗不均匀情况，这是由于材料本身特性变化导致声阻抗变化，进而使超声反射信号幅值出现变化；19 ～ 24 层中间存在明显的图像断层，这是由于复材板使用过程中冲击损伤，导致出现了分层缺陷。

图1.超声A扫描图像

图2.碳纤维层压板超声扫描逐层切片成像

北京采声科技有限公司利用25 MHz 换能器对碳纤维层压复合材料进行内部层析成像和分析，并分析了扫描结果。通过分析扫描结果，可以有效评估复合材料的完整性、可靠性等，同时有助于发现制作过程中存在的问题，改进生产工艺，提高产品质量。

当今社会，随着科学技术的快速发展，碳纤维复合材料由于其优异的性能，被广泛地应用在各个领域。在工业生产中，由于材料在长时间的使用过程中会产生一些肉眼无法看到的内部缺陷，这些缺陷一旦积累起来，就会给设备带来巨大的经济损失，严重时还会导致设备的安全事故。因此，对其内部缺陷进行快速、有效的检测具有重要意义。超声无损检测技术技术在应用过程中，针对声波有不同的反应，具备很强的衰减作用，因此，超声扫描显微镜被认为是一种很有前景的无损检测方法，能够很好地促进相关行业的发展和进步。