射線檢測在復(fù)合材料無損檢測中的應(yīng)用

李小兵，張 偉（陜西西宇無損檢測有限公司，陜西 咸陽 712100）

射線檢測在復(fù)合材料無損檢測中的應(yīng)用

李小兵，張 偉
（陜西西宇無損檢測有限公司，陜西 咸陽 712100）

本文簡單介紹現(xiàn)階段射線檢測在復(fù)合材料無損檢測中的應(yīng)用以及常見的幾種檢測方式，根據(jù)這些分析預(yù)測未來射線檢測在復(fù)合材料中的發(fā)展趨勢，希望能夠?yàn)槲磥砩渚€檢測技術(shù)的發(fā)展提供方向參考。

射線檢測；復(fù)合材料；無損檢測

1　前言

近年來隨著我國材料技術(shù)的發(fā)展，許多行業(yè)對于現(xiàn)有材料的各種性能的要求日益提高。普通的單質(zhì)材料在某些性能上已經(jīng)不能很好的滿足某些行業(yè)的要求，國家正在大力開發(fā)研制新型的復(fù)合材料。與此同時(shí)對于復(fù)合材料的質(zhì)量檢測技術(shù)也得到巨大發(fā)展，其中最主要的檢測內(nèi)容就是復(fù)合材料的無損檢測。半個(gè)世紀(jì)以來，我國已經(jīng)逐漸形成了依靠射線來檢測材料無損情況的格局，現(xiàn)階段隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及其他技術(shù)的提高，射線檢測技術(shù)也逐漸升級，獲得了更廣泛的使用?，F(xiàn)階段加強(qiáng)對射線檢測技術(shù)的研究，對于提高對復(fù)合材料無損檢測的水平，更好的發(fā)揮射線檢測技術(shù)具有重要意義。

2　射線檢測在復(fù)合材料無損檢測中的應(yīng)用

2.1X射線照相檢測法

X射線照相檢測法是使用最早也是使用最普遍的一種無損檢測法。由于射線在穿過不同的物質(zhì)的時(shí)候會出現(xiàn)不同程度的衰減，這就會導(dǎo)致穿過物質(zhì)的射線強(qiáng)度有差異，從而使感光膠片產(chǎn)生明暗錯(cuò)落的顯影差異。如何通過對比膠片上的明暗影像分析物體的缺陷以及位置，不同的學(xué)者對X射線照相檢測法的應(yīng)用效果的分析方法也有不同的認(rèn)識，有的認(rèn)為可以檢測氣孔，有的認(rèn)為可以檢測裂紋等等。X射線照相檢測法成本比較低，一張X射線照片就可以進(jìn)行分析，但是這種方法的效率比較低，檢測效果不是很全面。

2.2X射線實(shí)時(shí)成像檢測

隨著檢測環(huán)境和檢測對象的變化，實(shí)時(shí)在線的自動化檢測逐漸成為對復(fù)合材料無損檢測的重要要求。當(dāng)X射線穿過物質(zhì)的時(shí)候會被物質(zhì)吸收，同時(shí)會在物質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)散射，降低射線的強(qiáng)度，造成衰減。利用圖像增強(qiáng)技術(shù)使射線透射物體后的圖像質(zhì)量提高，同時(shí)將這種圖像信息轉(zhuǎn)換為視頻信息，在彩色顯示器上呈現(xiàn)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對物體內(nèi)部缺陷的在線實(shí)時(shí)分析，了解物體的內(nèi)部缺陷及其分布情況，而且能夠利用圖像處理分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對缺陷的自動識別檢測分析。但是由于物體上呈三維立體存在的，射線透射的時(shí)候會穿過多層物質(zhì)，最終呈現(xiàn)的影像實(shí)際上是整個(gè)物體的累積缺陷影響，會對最終的分析結(jié)果產(chǎn)生影響。

2.3射線計(jì)算機(jī)斷層掃描法

射線計(jì)算機(jī)斷層掃描法實(shí)際上是X射線照相技術(shù)的升級版本。這種檢測方法使用的是線狀或面狀的射線掃描束，用這種掃描束透射被檢測物體的斷面，得到這一斷面完整的掃描圖像。這樣可以有針對性的對某一特殊斷面進(jìn)行掃描分析，獲取這一斷面上的信息，同時(shí)通過對不同斷面的綜合對比分析來實(shí)現(xiàn)對物體的缺陷檢測。射線計(jì)算機(jī)斷層掃描法也成為工業(yè)CT技術(shù)，這種技術(shù)自上世紀(jì)80年代開始逐漸成為無損檢測行業(yè)的普遍實(shí)用技術(shù)。這種檢測技術(shù)的檢測結(jié)果具有很高的分辨率，而且能夠呈現(xiàn)三維圖像，檢測結(jié)果易于分析存儲。但是成本比較高，比較適用于技術(shù)要求比較高的復(fù)合材料。

2.4X射線斷層形貌成像法

射線透過物體會有散射現(xiàn)象，通過分析X射線在透射物體時(shí)形成的散射空間，來描述在某一個(gè)斷層所呈現(xiàn)的形貌圖像，從而對物體內(nèi)部的微觀缺陷進(jìn)行分析評測。X射線斷層形貌成像法根據(jù)散射角度的不同可分大角度X射線散射和小角度X射線散射，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同規(guī)格，不同類型物體的無損檢測。

2.5X射線康普頓散射成像法

康普頓散射成像也是利用散射線成像。通過向檢測物體透射X射線，然后在同側(cè)安裝檢測器接收散射射線的方式得到散射線圖像。從而實(shí)現(xiàn)對物體多截面的層析檢測，而且可以獲得物體的三維檢測圖像。但是由于這種檢測的成像方法屬于散射線成像，比較適用于物體厚度比較小的缺陷檢測，比如說對于復(fù)合材料，要求厚度在5CM左右。而且這種檢測的成像和分析時(shí)間比較長要考慮到時(shí)間成本。

2.6中子照相法

中子照相法與X射線照相法類似，只不過使用的是中子束照射工件。由于不同的物質(zhì)的中子衰減系數(shù)不一樣，投射后的中子束就會呈現(xiàn)不同的圖像，這樣就可以利用這個(gè)圖像來分析被檢測工件的缺陷。射線照相檢測比普通的X射線照相檢測更加高端精準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對同位素是區(qū)分，而且可以檢測放射性物質(zhì)，但是這種中子束檢測成本比較高，只能適用于要求比較高的物質(zhì)材料。

3　射線檢測在復(fù)合材料中的發(fā)展趨勢

由上文可知目前在射線檢測領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的技術(shù)進(jìn)步，形成了比較完善的射線檢測技術(shù)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同材料的無損檢測，滿足不同的技術(shù)要求。從而很好的實(shí)現(xiàn)了對符合材料質(zhì)量的控制和評價(jià)，保證了復(fù)合材料的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了復(fù)合材料的可靠性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可能性。

現(xiàn)階段隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的速度逐漸加快，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，各行各業(yè)對于新材料的需求也越來越大，要求越來越嚴(yán)格。而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，未來肯定會有更多品種更高品質(zhì)的復(fù)合材料的出現(xiàn)。相應(yīng)的就需要更高水平的無損檢測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對新型復(fù)合材料的檢測。未來對于射線檢測技術(shù)的相關(guān)要求主要有以下幾點(diǎn)，同樣這也是未來無損檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢：

未來各行業(yè)對于復(fù)合材料的性能要求肯定會越來越全面，這也就要求未來的檢測內(nèi)容越來越全面。通過不同檢測技術(shù)的組合，來實(shí)現(xiàn)對檢測材料各種性能的綜合性檢測，正確評價(jià)被檢測材料。

使用不同類型的射線源對復(fù)合材料進(jìn)行檢測，復(fù)合材料的復(fù)雜性會對檢測技術(shù)提出更高的要求，為了滿足更高的檢測要求，有時(shí)候需要根據(jù)材料特性選擇不同的射線，從而實(shí)現(xiàn)更好的檢測效果。

不斷改進(jìn)檢測技術(shù)，完善檢測設(shè)備。對于成像儀器要不斷提高成像效果，對于射線束要不斷精確射線強(qiáng)度。

4　結(jié)語

射線檢測在復(fù)合材料的無損檢測中已經(jīng)取得了很大的成就，許多檢測技術(shù)已經(jīng)成為日常生產(chǎn)必用的質(zhì)量控制手段。未來復(fù)合材料行業(yè)必將取得更大的發(fā)展，射線的檢測技術(shù)也要不斷提升。新形勢下，射線檢測技術(shù)人員要不斷加強(qiáng)對檢測技術(shù)的研究，提高檢測水平，更好的保障復(fù)合材料的質(zhì)量。

［1］李灼華.射線檢測在復(fù)合材料無損檢測中的應(yīng)用［J］.科技傳播，2014（03）：179-179，175.

［2］郝美麗.射線檢測在復(fù)合材料無損檢測中的應(yīng)用論述［J］.科技經(jīng)濟(jì)市場，2015，（11）：125.

［3］李俊杰.復(fù)合材料X射線數(shù)字成像檢測技術(shù)研究［D］.中北大學(xué)，2008.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.236