复合材料无损检测 引言：一根如发丝纤细的碳纤维，竟能支撑起航空航天、风力发电、储氢气瓶、新能源汽车等国家重点项目的发展。在“双碳”政策的加持下，轻量化已经成为制造业刚需。2024 年全球碳纤维的总产量约16.24 万吨，相当于制造出324 万辆特斯拉 Model 3（每车用 50kg 碳纤维替代 200kg 钢材），每年减少二氧化碳排放超1.2 亿吨（相当于 600 万公顷森林的年吸收量）碳纤维与树脂基结合形成的CFRP要达铝合金比强度的3倍，不仅代替了大部分传统金属的使用，还降低了环境的污染问题。 碳纤维复合材料质量是否达标，并非只看表面完好无缺就可以，而是贯穿其整个制造周期（原材料+生产工艺+后处理+维修）等环节，通过无损检测设备：声发射AE和超声扫描显微镜SAM应对各环节典型问题和缺陷。 Part.1 碳纤维丝束（原材料）损伤 运输或开卷张力过大，不同应力作用下会形成纤维丝断裂或层间分层缺陷。采声利用TCS-33HD水浸超声设备对碳纤维材料进行断层切片扫描，从切片1到切片18可以明显看到材料缺陷分布状态，证明了材料表面虽无明显损伤并不代表质量就合格。 碳纤维板超声C扫描图像——分层缺陷 Part.2 预浸料成型工艺（核心环节） 将基体材料（多为树脂）均匀浸渍碳纤维丝束，经干燥 / 定型后制成预浸料（纤维体积含量通常 50%-60%）。可能出现纤维丝束内部未被树脂完全填充，形成局部干区纤维裸露。利用超声扫描显微镜可以检测碳纤维内部缺陷位置及对应缺陷信号。 Part.3 不同成型工艺（RTM） 成型是将预浸料或纤维 / 树脂组合体按设计形状定型的过程，不同工艺的问题差异较大。例如：RTM缠绕成型的瓶体结构—储氢气瓶 在缠绕过程中由于丝束张力波动，会导致纤维在径向 / 轴向分布密度不均，形成局部疏松区，高压下易出现 “鼓包”或“开裂”“爆裂”等问题。利用采声MAE模态声发射和喷水耦合超声可以检测瓶体结构碳纤维复合材料损伤情况。 Part.4 后处理机加工阶段 此环节包括构件切割、打磨、表面处理（如喷漆、连接孔加工）等，目的是满足尺寸精度和装配要求。打磨过度露出碳纤维：纤维与后续涂层（如底漆）的相容性差，导致涂层脱落；表面油污未清除，会影响连接部位的胶接强度。 小采总结 碳纤维复合材料的缺陷检测可以借助无损检测设备——声发射技术、超声扫描显微镜来判断，通过分析扫描结果,可以有效评估复合材料的完整性、可靠性等，同时有助于发现制作过程中存在的问题，改进生产工艺，加强高端制造业设备的稳定性与安全保障。
