Page 43 - 无损检测2024年第九期

张文才：
碳纤维 / 酚醛复合材料射线检测高密度影像分析

图 5 第一类高密度影像剖面
由于解剖面未发现其他多余物质存在，故可排
除引入了高密度异物的可能性，则该类影像的形成
图 3 部分高密度影像 原因应为制备过程中材料混合不充分，仔细观察可
按照图像的黑度和形貌对图像的特点进行了分 发现，该类影像外形不规则、有一定的纤维影像特
析和总结 ，简要归纳为3类，并选取了部分典型零 征，应为碳纤维短丝异常引起。
[9]
件进行解剖，以确认异常影像的性质并分析其形成 图2中的浸胶工序是将短切黏丝基碳纤维短丝
原因。 经人工撕开后放入专用搅拌装置内，按比例加入酚
2.1 第一类影像 醛树脂，设置搅拌参数进行搅拌后形成预混料并进
2.1.1 影像特点分析 行后续生产。人工撕丝不均匀或搅拌不充分均会
导致局部区域的纤维丝浸树脂不充分，在后续的模
第一类高密度异常影像（见图4）的黑度与周边
本底黑度差别不大、整体较淡，黑度虽存在差别，但 压过程中形成碳纤维丝不同形态的异常团聚，使得
[2]
过渡相对和缓、无跃变点。其整体影像外形极不规 该区域的酚醛树脂偏少 。经查阅资料，短切黏丝基
3
则、呈絮状或羽毛状，部分轮廓与周边的黑度差较 碳纤维短丝的密度约为1. 6 g/cm ，酚醛树脂的密度
3
大、轮廓线明显，影像另一部分的黑度逐渐提高、与 约为1. 1 g/cm ，而模压成型后的最终产品密度约为
3
周边黑度慢慢相近，边界不清晰。 1. 4 g/cm 。部分浸树脂不充分的区域中碳纤维丝团
经模压、聚集后，密度会略高于产品的密度，从而在
底片上显示出黑度与周边本底差别不大的高密度影
像，且碳纤维丝密度一致，纤维丝团在射线透照方向
上的厚度变化相对和缓，从而底片影像黑度的过渡
相对和缓；其絮状或羽毛状的形貌、部分区域轮廓线
明显，也都与团聚状纤维丝的分布特点相吻合。
综上分析，该类影像应为碳纤维/酚醛混合不
充分、碳纤维局部集聚引起。

图 4 第一类高密度异常影像 2.2 第二类影像
2.1.2 解剖分析 2.2.1 影像特点分析
精准定位第一类高密度异常影像的位置后，利 第二类高密度异常影像（见图6）的形貌与第一
用机加的方式将产品剖切，随后用酒精清洗剖切面 类影像特点类似，外形均不规则，呈絮状或羽毛状，
并分别采用目视、十倍放大镜进行观察，其剖面如 但黑度明显小于第一类影像黑度、整体较明亮，与周
图5所示。发现剖切面整体呈灰黑色，中间弥散分布 边本底黑度差别较大、轮廓线明显、边界清晰，影像
有不规则羽状反光物质。分析生产工艺及原材料形 自身黑度变化相对和缓、无跃变点。
貌可知，灰黑色物质为酚醛树脂，羽状反光物质为碳 2.2.2 解剖分析
纤维。异常影像的对应区域相比周边区域的碳纤维 对第二类高密度异常影像精准定位、剖切、清洗
分布更加密集，甚至形成较大的集聚基团。除此之 并经目视、十倍放大镜观察后发现，剖切面上影像的
外并未发现其他异常物质存在。 对应区域除正常的黑色树脂、亮白色碳纤维外，还存

9
2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测