工业ct如何检测复合材料

 　　通常使用的无损检测方法，如目视外观检测、声阻法、声谐振法、超声检测技术，能够检测试件的表面和近表面区域的结构性，部分缺陷的位置和大致尺寸，具有操纵简单，检测速度快,实施方便等优点，缺点是检测可靠性低，不能准确数字量化缺陷的大小，而且检测水平主要取决于检测者的技术能力和经验。

　　对于检测复合材料的结构，最直接有效的方式是射线检测，尤其是工业CT检测，具有高空间分辨率和高对比度分辨率，可实现对试件的三维成像检测，全面立体呈现其内部结构性，缺陷的空间形状，材料的分布状态，可对任意截面检查和尺寸测量，是目前*精确、*可靠的无损检测手段之一。

本文以蔡司高分辨率工业CT ZEISS Xradia 810配置微纳米焦点射线管，空间分辨率可至微米级，甚至亚微米级，达到对复合材料试件的微观检测和分析,更准确地掌握试件的详细信息,不仅可检测夹杂、分层、裂纹、变形等结构缺陷，还可以进行孔隙率和孔隙分布状态，以及内部纤维方向，纤维含量和有限元分析等。

　　二高分辨率CT检测的基本原理

　　CT (Computed Tomography )即计算机断层扫描技术，是利用X射线束对被检测试件的整体或局部进行照射，　数字探测器接收经过透照该试件的衰减后x射线，将其转换为光电信号,再经模拟/数字转换为数字信号的实时灰度图像。

得到显示内部结构的二维图像，待测试件旋转一周360°而得到一系列二维图像数据，传输至工业计算机由CT软件进行数据的三维重建,进行得到待测试件的三维结构数据，最后用专业的可视化软件对试件的CT三维数据进行任意方向的断层截面观测和三维数据进行分析。

　　实现高分辨率工业CT检测系统的重要组成:

　　1.高分辨率x射线管: 射线管的管电压诀定了射线的穿透能力， 焦点尺寸的大小决定 了射线管的分辨能力，焦点越小，成像的几何不清晰度小，分辨能力就越高。德国蔡司公司的高分辨率工业CT系统配备微纳米焦点射线管，分辨率可达0.5μm，可用JIMA测试卡验证，以满足CT实现高分辨的检测要求。

　　2.高性能数字探测器: 目前的主流配置是数字平板探测器，具有高对比度分辨，没有成像畸变，有效检测范围大等特点，可以实现实时的高清晰度成像质量，保证的高标准检测要求。

　　3.控制试件移动旋转的高精度机械控制平台:基于大理石平台的操控系统，移动精度可达到+/-1μm，保证了设备的高精度检测和可靠的重复性。

　　4.含有专业CT软件的工业级图像处理工作站:实现将扫描收集到的大量图像数据进行快速计算和处理，专业的CT重建软件具有CT伪影校正、滤波处理等功能，可视化软件可进行三维数据的分析。

　　三实际应用案例分析及检测设备

　　由于微焦点工业CT可以获得较高的分辨率，可以用于短纤维、玻璃纤维和碳纤维等复合材料样品的高分辨率扫描，获得样品内部的材料分布、缺陷特征和尺寸等信息。

　　图3为短纤维增强复合材料的高分辨CT检测，基于三维CT数据，可从x轴、Y轴和z轴三个方向的CT截面图像对试件内部的微结构进行观察和分析，三维立体图像显示整体结构的数据信息

　　图3:四视图显示CT结果

　　并且可以计算纤维的方向分布，如图4所示，不同的颜色表示不同的纤维方向。

　　即使对于材料密度差异较小的样品，如图5所示的C-C复合材料,依然可以清晰获得材料内部的孔隙、纤维分布情说。

　　图5:复合材料的Cr截面图像

　　对于较小的特征，可以采用局都Cσ扫描，如图6际达到(1以m的高分排率,可从更小的尺度上分析试件的内部缺陷、纤维分布等微结构特征。

　　图6:复合材料局部扫描的cT 截面图像

　　得益干工业CT对整个样品的三维数字化，基于三维cr数据.可以提取计算材料内部的孔隙，可得到孔陳率和孔隙大小的分布统计状态。

　　即使对于编织结构的复合材料样品，如图8所示，采用微纳米焦点CT进行扫描，不仅可以获得清晰的截面图像和内部结构，而且可以自动计算纤维束的分布和方向分布情况。

　　对于平面薄板类工件，常规CT由于必须对工件旋转360度，进而放大比较小，所以扫描分辨率会比较低。德国蔡司工业CT平面CT扫描技术，采用扫描原理，可实现对这类板型材料进行高分辨率检测，大型薄板复合材料的CT扫描截面图像，能清晰分辨出蜂窝结构内部的结构状态。