工業ct如何檢測復合材料

 　　通常使用的無損檢測方法，如目視外觀檢測、聲阻法、聲諧振法、超聲檢測技術，能夠檢測試件的表面和近表面區域的結構性，部分缺陷的位置和大致尺寸，具有操縱簡單，檢測速度快,實施方便等優點，缺點是檢測可靠性低，不能準確數字量化缺陷的大小，而且檢測水平主要取決于檢測者的技術能力和經驗。

　　對于檢測復合材料的結構，最直接有效的方式是射線檢測，尤其是工業CT檢測，具有高空間分辨率和高對比度分辨率，可實現對試件的三維成像檢測，全面立體呈現其內部結構性，缺陷的空間形狀，材料的分布狀態，可對任意截面檢查和尺寸測量，是目前*精確、*可靠的無損檢測手段之一。

本文以蔡司高分辨率工業CT ZEISS Xradia 810配置微納米焦點射線管，空間分辨率可至微米級，甚至亞微米級，達到對復合材料試件的微觀檢測和分析,更準確地掌握試件的詳細信息,不僅可檢測夾雜、分層、裂紋、變形等結構缺陷，還可以進行孔隙率和孔隙分布狀態，以及內部纖維方向，纖維含量和有限元分析等。

　　二高分辨率CT檢測的基本原理

　　CT (Computed Tomography )即計算機斷層掃描技術，是利用X射線束對被檢測試件的整體或局部進行照射，　數字探測器接收經過透照該試件的衰減后x射線，將其轉換為光電信號,再經模擬/數字轉換為數字信號的實時灰度圖像。

得到顯示內部結構的二維圖像，待測試件旋轉一周360°而得到一系列二維圖像數據，傳輸至工業計算機由CT軟件進行數據的三維重建,進行得到待測試件的三維結構數據，最后用專業的可視化軟件對試件的CT三維數據進行任意方向的斷層截面觀測和三維數據進行分析。

　　實現高分辨率工業CT檢測系統的重要組成:

　　1.高分辨率x射線管: 射線管的管電壓訣定了射線的穿透能力， 焦點尺寸的大小決定 了射線管的分辨能力，焦點越小，成像的幾何不清晰度小，分辨能力就越高。德國蔡司公司的高分辨率工業CT系統配備微納米焦點射線管，分辨率可達0.5μm，可用JIMA測試卡驗證，以滿足CT實現高分辨的檢測要求。

　　2.高性能數字探測器: 目前的主流配置是數字平板探測器，具有高對比度分辨，沒有成像畸變，有效檢測范圍大等特點，可以實現實時的高清晰度成像質量，保證的高標準檢測要求。

　　3.控制試件移動旋轉的高精度機械控制平臺:基于大理石平臺的操控系統，移動精度可達到+/-1μm，保證了設備的高精度檢測和可靠的重復性。

　　4.含有專業CT軟件的工業級圖像處理工作站:實現將掃描收集到的大量圖像數據進行快速計算和處理，專業的CT重建軟件具有CT偽影校正、濾波處理等功能，可視化軟件可進行三維數據的分析。

　　三實際應用案例分析及檢測設備

　　由于微焦點工業CT可以獲得較高的分辨率，可以用于短纖維、玻璃纖維和碳纖維等復合材料樣品的高分辨率掃描，獲得樣品內部的材料分布、缺陷特征和尺寸等信息。

　　圖3為短纖維增強復合材料的高分辨CT檢測，基于三維CT數據，可從x軸、Y軸和z軸三個方向的CT截面圖像對試件內部的微結構進行觀察和分析，三維立體圖像顯示整體結構的數據信息

　　圖3:四視圖顯示CT結果

　　并且可以計算纖維的方向分布，如圖4所示，不同的顏色表示不同的纖維方向。

　　即使對于材料密度差異較小的樣品，如圖5所示的C-C復合材料,依然可以清晰獲得材料內部的孔隙、纖維分布情說。

　　圖5:復合材料的Cr截面圖像

　　對于較小的特征，可以采用局都Cσ掃描，如圖6際達到(1以m的高分排率,可從更小的尺度上分析試件的內部缺陷、纖維分布等微結構特征。

　　圖6:復合材料局部掃描的cT 截面圖像

　　得益干工業CT對整個樣品的三維數字化，基于三維cr數據.可以提取計算材料內部的孔隙，可得到孔陳率和孔隙大小的分布統計狀態。

　　即使對于編織結構的復合材料樣品，如圖8所示，采用微納米焦點CT進行掃描，不僅可以獲得清晰的截面圖像和內部結構，而且可以自動計算纖維束的分布和方向分布情況。

　　對于平面薄板類工件，常規CT由于必須對工件旋轉360度，進而放大比較小，所以掃描分辨率會比較低。德國蔡司工業CT平面CT掃描技術，采用掃描原理，可實現對這類板型材料進行高分辨率檢測，大型薄板復合材料的CT掃描截面圖像，能清晰分辨出蜂窩結構內部的結構狀態。