Page 93 - 无损检测2022年第七期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202207013

含超材料的结构功能一体化复合材料的超声检测

徐 莹, 刘春秘, 辛运涛, 王 珏

( 沈阳飞机工业( 集团) 有限公司, 沈阳 110034 )
摘 要:对一种含超材料的结构功能一体化复合材料试块进行了超声 C 扫描和 A 扫描检测。

针对 5MHz探头无法检出近表面分层及15MHz探头声波无法穿透试块的问题, 研发定制了具备

高分辨力和高穿透力的超声换能器, 建立了适用于含超材料的结构功能一体化复合材料的超声检
测方法和特征缺陷判定方法, 并对某典型结构件开展了实际检测。结果表明: 超声喷水式穿透法可
以有效检测出分层、 脱黏等缺陷, 适合制造阶段的检测; 使用定制的改进型高频探头进行接触式检
测, 能可靠、 直观地检测出材料的内部结构和缺陷信息, 适合装配和在役阶段的检测。
关键词:超材料; 电磁微结构; 复合材料; 超声波检测

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 07-0055-05

Ultrasonicdetectionofincor p orationofstructureandfunctioncom p ositewithmetamaterials

,
XUYin g LIUChunmi , XINYuntao , WANGJue

( AVICShen y an gAircraftCor p oration , Shen y an g110034 , China )

Abstract : Ultrasonic C-scanand A-scantests werecarried outonakind ofstructurefunctioninte g rated

com p ositesam p lecontainin gmetamaterials.Aimin gatthep roblemthatthe5 MHzp robecannotdetectthenear

surfacedelaminationandthewaveof15 MHzp robecannotp enetratethesam p le , theultrasonictransducerwith

hi g hresolutionand hi g h p enetration hasbeen develo p edandcustomized.The ultrasonictestin g method and

characteristicdefectdetermination method a pp licabletothestructurefunctioninte g rated com p osite materials

containin gmetamaterialshavebeenestablished , andtheactualtestin gofat yp icalstructural p arthasbeencarried

out.Theresultsshow thattheultrasonic waterj etp enetration methodcaneffectivel ydetectdefectssuchas

delaminationanddebondin g , whichissuitableforthedetectioninthemanufacturin gsta g e ; Usin gthecustomized

im p rovedhi g h-fre q uenc y p robeforcontactreflection detection canreliabl y andintuitivel y detecttheinternal

structureandobtainthedefectinformationofmaterials , whichissuitableforassembl yandin-servicedetection.

Ke ywords : metamaterial ; ma g neticmicrostructure ; com p ositematerial ; ultrasonicdetection
超材料是由亚波长结构单元构成的人工复合电 其独特的功能特征正逐步应用于航空航天领域。
磁材料, 其通过结构单元中特殊电磁模式的激发, 可 超声检测技术对于含超材料的结构功能一体件
以实现 自 然 材 料 无 法 实 现 或 很 难 实 现 的 独 特 功 是否仍然适用, 目前国内鲜有相关研究。实际生产
能 [ 1-2 ] 。含超材料的结构功能一体化复合材料更是 检测中发现, 相比传统复合材料, 超材料会呈现出一
一种兼具了某种电磁功能与结构承载功能的新型结 些特殊的超声表征, 石英纤维预浸料的单层厚度是
构。随着现代航空航天技术的发展以及武器装备的 碳纤维的 1 / 2 , 使用常规的超声检测手段无法同时
不断更新换代, 含超材料的结构功能一体化制件因 发现近表面缺陷和远表面缺陷。
文章采用穿透法和反射法对某种含超材料的结
构功能一体化复合材料试块进行了超声检测试验,
收稿日期: 2022-01-12
确定了适用于零件各个工序阶段的检测方法; 针对
作者简介: 徐 莹( 1986- ), 女, 硕士, 工程师, 主要从事航空复
合材料制件的无损检测技术研究工作 常规探头近表面分辨力与穿透性无法同时兼顾的问
题, 研发定制了改进型高频探头, 通过检测效果对比
通信作者: 徐 莹, xu y in g _ sac@163.com
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2022 年 第 44 卷 第 7 期
无损检测