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摘要：论述了Ｘ射线检测技术在复合材料检测中的研究进展。着重介绍了近几年来国内外利用不同的Ｘ射线检测技术对不同种类复合材料的检测现状，并对检测结果进行了分析；最后，根据目前国内Ｘ射线检测技术的不足及存在的问题，结合复合材料检测的质量要求，对未来的发展趋势进行了展望。
关键词：X射线检测技术;复合材料;发展趋势
1国外复合材料的发展
20世纪80年代,Roy等人提出纳米复合材料(Nanocomposite),1951年,美国人R.bradit首先用玻璃纤维增强聚苯乙烯获成功。1972年,英帝国化学公司首先开发成功聚醚砜(PES)。1977年英国又研发成功PEEK。美国杜邦公司1985年合成了高分子量的接枝PEEK。以后几年又有各种耐高温的热塑性树脂相继问世。近20年来,随着刚性、耐热性及耐介质性能好的芳香族热塑性树脂基体的出现,以及具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能碳纤维、芳伦纤维、碳氟纤维(PTFE)等高性能纤维的发展,使先进热塑性复合材料克服了一般FRTP使用温度低,模量小,强度差等缺点,使其在航空航天等高科技领域获得越来越多的应用[1]。20世纪90年代中期,在经历“挑战者”号航天飞机爆炸等事件后,美国宇航局为确保美国称霸太空战略的顺利实施,决定开发下一代太空飞机——空天飞机X-33,空天飞机X-33采用大量先进纤维增强复合材料,且较大部分为高性能热塑性复合材料。如推力结构、尾翼、机身、燃料箱、电子设备舱、有效荷载舱等。复合材料用量占到了结构总量的80%以上。
2复合材料结构常见缺陷类型
合材料常见的缺陷类型如表1所示。用目视法通常无法发现复合材料的微观破坏和内部缺陷，必须采用无损检测的方法来探测复合材料的缺陷。常用方法有声阻法、超声检测技术等。
表1复合材料结构的缺陷类型
X射线穿过复合材料时，由于缺陷处和完好处对射线的吸收情况不同，将形成不同的不可见X光图像；再经图像增强器转换为可见光图像；可见光图像通过摄像机摄取，经接收放大，即可输送到监视器进行实时观察；摄像机的图像信号也可输入计算机，经A/D转换后形成数字图像，数字图像提供复合材料内部缺陷的各种信息，运用专用软件可对数字图像进行技术评定。当采用小焦点X射线源、高清晰度图像增强器、高分辨率数字采集卡、计算机数字化程序处理技术和高分辨率图像显示技术时，X射线数字化实时成像的图像质量可满足X射线胶片照相的要求.
3Ｘ射线实时成像检测技术
随着Ｘ射线检测技术的发展，数字射线检测技术逐渐得到了推广和应用。探测器代替传统的Ｘ射线胶片，不仅成像速度更快，成像质量更高，而且不需要洗片、显影、定影等操作过程，减少了化学药品的消耗，从而价格成本更低、更加经济环保。Ｘ射线实时成像检测技术具有很高的分辨力和较高的动态范围，可检测密度差或厚度差很大的工件，同时还可以实时地进行在线检测。但是，Ｘ射线实时成像检测技术与传统的Ｘ射线照相检测技术一样，所得到的检测图像为二维投影图，存在信息叠加的问题；如果要确定缺陷的尺寸及形状等信息，还需要结合Ｘ射线ＣＴ成像检测技术。钟飞等［１４］采用Ｘ射线实时成像检测技术，在任意旋转角度下，对任意位置的碳纤维复合芯导线进行实时在线监测，不仅可检测到大多数的界面缺陷，而且得到的检测图像具有较高的清晰度，检测灵敏度高，从而在一定程度上解决了碳纤维复合芯导线在应用过程中易损伤、易断线的问题。史建军等［１５］针对某型号卫星用碳纤维复合材料气瓶，采用Ｘ射线实时成像检测技术代替传统的射线照相检测技术，其内部的孔隙、夹杂、脱粘和折皱变形等缺陷可以很容易地被检出，同时所得到的检测图像具有较高的清晰度和对比度。
4复合材料的X射线实时成像技术检测
随着航空航天工业生产机械化、自动化水平的进一步提高,X射线实时成像技术作为一种成像质量高、消耗资源少、能够实时进行在线检测的手段,广泛应用于复合材料的检测。对于复合材料检测而言,实时成像检测可应用于产品的在线检测,它可以直接对装配线上的产品进行快速检测,改变工件的遥控装置使操作者可以观察试件的细节(2)。图1为某型号碳纤维复合缠绕气瓶缺陷的X射线检测图象,图象细节清晰,对比度和清晰度都达到了照相底片的质量.
5应用
5.1蜂窝复合材料结构检测
蜂窝复合材料结构检测蜂窝复合材料在服役过程中，容易形成脱粘、积水、划伤、裂纹、气孔、芯短以及面板或蜂窝芯的损坏等缺陷。蜂窝夹层结构一般检测面积大、厚度薄，而且呈现各向异性、低的导热性和导电性、声衰减较大等特点，用常规方法检测效果不理想。应用X射线成像检测仪对某型飞机蜂窝复合材料结构检测。主要检测参数为射线源电压60kV，管电流0.12mA，像增强器入射窗距射线源距离30cm。配合专用的检测软件，可以对采集的图像进行放大、旋转等处理，便于观察变形处的特征，还可以对检测结果进行命名、存储等操作.
5.2飞机复合材料加强框架的疲劳裂纹检测
复合材料的加强筋、框架、桁条等属于受力部件，在应力作用下，易产生疲劳裂纹。由于这些部件被蒙皮覆盖，常规方法无法接触到被检位置。应用X射线成像检测仪，配合专用软件的测量功能，可以直观地显示内部结构，而且可以实现任何曲面上的两点之间的距离、点到线的距离、多点折线长度等裂纹尺寸的精确测量.
6Ｘ射线检测技术存在的问题
Ｘ射线检测技术应用于复合材料的无损检测中，具备的优势是其他无损检测技术无法比拟的，但仍存在一些问题：（１）存在的最突出问题就是Ｘ射线对人体的辐射。如何减少Ｘ射线的透照时间，提高Ｘ射线的利用率，减少Ｘ射线机的使用频率来达到尽可能减少工作人员摄入Ｘ射线剂量的目的是需要引起足够重视并解决的问题。（２）由于目前工业ＣＴ主要采用的是三代扫描方式，同时在Ｘ射线扫描的过程中存在着射线束硬化等问题，检测出的图像不可避免地会产生伪影，而伪影的存在会影响检测结果的评定，如何对伪影进行校正也是需要解决的问题。（３）Ｘ射线检测技术还存在检测效率较低的问题，如何提高扫描速度和数据处理、图像重建速度也亟待解决。（４）针对特定的复合材料构件，没有相应的判废标准，既降低了检测及判定效率，又增加了安全隐患.
随着Ｘ射线检测技术的发展、检测设备与处理软件的研制与创新与检测标准的建立，在Ｘ射线检测技术应用于复合材料的检测方面，我国将跟随国际的发展步伐，使Ｘ射线检测技术逐渐发展成为具有国际领先水平的无损检测技术。
参考文献：
[1]董方旭,王从科,凡丽梅,赵付宝,李金鹿,张霞,郑素萍.X射线检测技术在复合材料检测中的应用与发展[J].无损检测,2016,38(02):67-72.
[2]耿一曼.X射线无损检测技术在柚子品质检测中的应用研究[D].福建农林大学,2012.
[3]蔡兰,陈祯,王亮.复合材料的射线检测[J].国外建材科技,2005(02):17-18+33.
[4]徐丽,张幸红,韩杰才.射线检测在复合材料无损检测中的应用[J].无损检测,2004(09):450-456.