csic陶瓷基复合材料的x射线无损检测研究

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1、摘要C／SiC复合材料是一种极具应用潜力的新型高温结构材料，采用无损检测(NDT)技术可以使C／SiC的制造和服役期质量得到更高的保证，加深对材料结构与性能的认识，指导C／SiC复合材料的设计。本文选择x射线照相、x射线实时成像和x射线CT等三种方法对C纤维预制体及C／SiC复合材料进行了检测和研究，并对C／SiC复合材料x射线检测的计算机模拟做了初步的探索，主要研究内容和结果如下：(1)测定了C(高纯石墨)和SiC的X射线照相等效系数，在35～45KV的条件下，Al对SiC的等效系数K舢sic为

2、1．1～1．2，Al对C的等效系数K州c为0．08～o．12，所以X照相射线检测C／SiC对C纤维缺陷不敏感，而对SiC基体缺陷敏感。提出采用A1像质计对C／SiC复合材料的x射线照相检测质量进行评估。(2)X射线照相对C／SiC复合材料中SiC或C／SiC缺陷的形状和方向参数敏感，对垂直于纤维编织方向的基体线形缺陷的检测灵敏度达3．2％，平行于纤维编织方向的为5．2％，对横向凹槽缺陷的检测灵敏度可达2．7％。通过计算分析照相图像的能量谱特征，从信噪比角度对此进行了解释。(3)通过X射线照相检测出

3、了c纤维预制体的编织缺陷、C／siC中由于编织错误产生的的孔洞、纤维的编织纹路和较大范围内密度的变化等。(4)用x射线工业CT(BT-400)对C／SiC构件进行了断层扫描成像检测，能精确检测出C／SiC复合材料截面密度分布，虽然还不能反应C／SiC中众多微孔隙的几何细节，但已能够清楚地显示出纤维束间孔隙的形状、相对大小、位置等信息，能检测出C／SiC中编织缺陷造成的孔洞。(5)采用图像叠加法、覆盖法与照相图像直接生成法对c纤维编织体、C／SiC以及它们的各种缺陷和编织结构的改变等进行了X射线照相

4、模拟，获得了其x射线照相的模拟图像。建立了二维编织与四步法三维编织结构的CAD模型，提出了将复合材料微观到宏观结构的CAD模型用于x射线检测模拟的思路，获得了叠层碳布和叠层C／SiC复合材料的X射线照相检测的模拟图像。关键词无损检测，无损评价C／SiCX射线照相X射线数字成像X射线CTX射线检测模拟检测灵敏度编织结构模型塑!!三些奎兰堡耋兰篁尘兰AbstractC／SiCisakindofnewpromisingstructuralmaterial．NDTtechniquescanraisethe

5、reliabilityofC／SiCinitsmanufacturingandservice，deepentheunderstandingofitsstructureandperformanceandguideitsdesign．X—rayradiography,X-rayradioscopyandX—raycomputedtomography(X—rayCT)wereperformedtotheCpreformsandC／SiCcompositesmadebychemicalvaporinfil

6、tration(CVl)method．ElementaryresearchofthesimulationofX-raynondestructivetestingofCpreformsandC／SiCcompositeswasconducted．Themaincontentsandconclusionsaresummarizedasfollows：(1)TheequivalentabsorptioncoefficientsofgraphiteandSiCtoAI(KAI／SiC，KAI／C)were

7、measured．Itwasfoundthatin35-45KV,KAI／SiC≈I．1-1，2andKt,uce--O08-012．ThatmeansX—rayradiographywasmuchlesssensitivetofiberdefectsthantoSiCmatrix．ItwassuggestedthatA1ImageQualityIndicator(IQI)wouldbeusedtoevaluatethequalityofX—rayradiographsofC／SiC．(2)The

8、radiographicsensitivitywassensitivetOtheSiCorC／SiCdefects’parametersoftheshapeandorientation．Theradiographicsensitivityofthelinearmatrixdefectsverticaltothebraidingorientationwasupto3-2％andthatofthegroovesverticaltothebraidingorientationwas27％