碳纤维复合材料：是先进复合材料中重要的增强材料，比铝还要轻，比钢还要硬，密度是铁的1/4，强度是铁的10倍。碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。此外，还具有纤维的柔曲性和可编性。碳纤维既可用作结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。

碳纤维应用背景与检测

碳纤维复合材料被广泛的应用用于国防工业领域，是飞机、无人机、箱体、火箭、卫星、舰船等先进装备*的战略性材料。在风力发电、体育休闲、交通运输、汽车工业、能源、化工、建筑等民用领域也有着广泛的应用。

虽然，碳纤维复合材料作为一种新兴材料已经得到广泛的应用，但是在生产过程中，由于工艺不稳定，空隙、夹杂等缺陷无法*避免，它的横向承载与抗剪能力较低，在冲击或疲劳等载荷的作用下极易发生损伤直至破坏。

研究表明，试样厚度不同时碳纤维复合材料的力学性能会发生明显的变化。因此，为了保证碳纤维复合材料的抗拉强度和弹性模量，需要对碳纤维复合材料的厚度进行严格控制。碳纤维复合材料在制造过程中产生的典型缺陷主要包括空隙、分层、脱粘和表面损伤; 在使用过程中产生的典型损伤主要有刀痕或划伤、腐蚀坑、分层、脱粘、圆孔变形和有分层产生的下陷等。

本次，通过利用奥林巴斯超声相控阵探伤技术（奥林巴斯探伤仪）并结合 Olympus 的复合材料检测专用轮式探头，对碳纤维复合材料检测分析来验证相应的测试结果。

检测实验对象

材质：碳纤维复合材料（CFRP）

尺寸：宽度102mm，厚度 5mm，长度不定

表面状态：表面有塑料薄膜覆盖，部分位置可见塑料薄膜气泡

检测设备配置

主机：Omniscan 系列 奥林巴斯探伤仪（便携式）或 Focus PX（台式）

探头：复合材料检测专用超声相控阵轮式探头 RollerForm

耦合方式：水耦合

检测结果分析

1.1 较长的 1 号复合材料试块检测结果

由上图可见，C 扫描图像中无明显缺陷信号，只有个别深蓝色点状信号，在 B 扫描图中可以看到这些蓝色点状信号为非常微小的点状缺陷，这样的信号一般不认为是缺陷信号。而只有信号幅度非常高（通常为红色信号），且面积较大时才认为是缺陷信号。

因而 1 号试块无明显缺陷，为完好试块，且该试块的表面塑料薄膜完好，未见明显气泡。

1.2 较长的 2 号复合材料试块检测结果

由下图可见，较长的 2 号复合材料试块同样没有明显缺陷信号，底面回波清晰可见。

1.3 较短的 3 号复合材料试块检测结果

右下图可见，较短的 3 号试块可见明显的缺陷，而且在 C 扫描图像上布满了这样的缺陷，因而可判断该试块在制作过程中存在问题，为不合格工件。

1.4 较短的 4 号复合材料试块检测结果

较短的 4 号试块可见明显的缺陷，如下图所示。而且在 C 扫描图像上布满了这样的缺陷，因而可判断该试块在制作过程中存在问题，为不合格工件。

下图为去掉塑料薄膜之后的检测结果，对比上面的检测结果可见，表面信号明显增强了，而一些由于薄膜气泡造成的伪缺陷信号消失了，因而在薄膜出现气泡的情况下，去掉薄膜以后再检测，可以消除由于薄膜气泡造成的影响。

检测结果总结

检测实验可见，较长的 1 号和 2 号试块的情况较好，未见明显的缺陷信号。而较短的 3号 和 4 号试块则存在较多的内部分层缺陷，使用超声相控阵探伤技术（奥林巴斯探伤仪）结合 Olympus 的复合材料检测专用轮式探头，可以有效地检测该工件，可明显区分缺陷信号，检测结果比较理想。