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新X光、中子成像技术为大型复合材料无损检测带来福音
2016-02-24 11:47:59 作者:本网整理来源:
   由于无损检测技术具有高精确性,非破坏性,全面性以及全程探测性等优点,因此被广泛应用于军工、医疗检测和日常工业领域中。例如:
 
   1、焊缝表面缺陷检查。检查焊缝表面裂纹、未焊透及焊漏等焊接质量。
   2、状态检查。检查表面裂纹、起皮、拉线、划痕、凹坑、凸起、斑点、腐蚀等缺陷。
   3、内腔检查。当某些产品(如蜗轮泵、发动机等)工作后,按技术要求规定的项目进行内窥检测。
   4、装配检查。当有要求和需要时,使用同三维工业视频内窥镜对装配质量进行检查;装配或某一工序完成后,检查各零部组件装配位置是否符合图样或技术条件的要求;是否存在装配缺陷。
   5、多余物检查。检查产品内腔残余内屑,外来物等多余物。
   6、医疗检测

   难题?
 
   就如同医院或者诊所中体型较大的病人安置在x光扫描床上接受CT(计算机断层扫描)扫描是个难题一样,当进行地面检测时,要利用x光来检测微小缺陷的大型、笨重的飞机复合材料组件也同样不易。像机翼和直升机桨叶等较长的部件,还有机身组件等笨重部件,都根本不适合放入现有的x光NDT(无损检测)扫描仪中。要捕捉许多平坦且长的航空航天部件的三维成像数据时,必须旋转扫描仪中的零件,或者围绕着该零件移动扫描仪获得所有方向的图像,而这些太过于笨重的部件根本无法实现。
 
   新发现!!!
 
   一个由英国政府支持,包含了南安普敦大学和伦敦大学学院(UCL)的研究人员,以及英国航空公司和X光设备的制造商的团体,正在试图通过开发两种新的能够容纳过大或笨拙组件的X光成像技术,这些新系统将提高我们在大型多层碳纤维复合材料部件中发现微小的生产缺陷-微米大小的空隙和夹杂物-的能力。同时,美国国防高级研究计划局(DARPA)在研究用中子束来代替x光进行复合材料的无损检测(NDT)。
 

 
 
   研究计算机断层扫描的南安普敦大学中心的副主任ThomasBlumensath说道“这些新系统将使我们在大型多层碳纤维复合材料部件中发现微小的生产缺陷--微米大小的空隙和夹杂物,具有更强查缺能力。这些部件在现在飞机上被越来越多的使用。这些能力将最终有助于生产和维护过程,并将有助于开发更环保的飞机,以及增强整个飞机安全性。”
 
  层流断层扫描法和x光背向散射法

 该项目由CAN财团支持,并同时由两个团队研究着两种不同的成像方法:层流断层扫描法和x光背向散射法。
 
   南安普顿影像中心的研究员和英国德比的Nikon Metrology(尼康计量)公司将共同致力于研究计算断层扫描(CL)的x光法来扫描和可视化大型平坦零件的内部。即使用层析成像系统和计算机算法来收集扫描数据并重建成三维的体积图像,采用CL技术来克服常规CT技术针对大型平坦零件扫描的局限性。CL系统通常使用线性平移或有限角旋转扫描零件。扫描仪将平行于平面运动,硬件和软件将会发展到允许南安普顿的NiKon Metrology(尼康计量)225 / 450kV X射线扫描仪进行层析成像。
 
   同时,在诺丁汉的Axi-Tek公司和伦敦大学(UCL)的研究人员将开发一种新的x光背向散射检测技术用来研究大面积复合结构,如机翼、发动机整流罩和机身部件。基于背向散射的X光检测系统,也称“单边”x光检测系统,是将X光源和探测器在放在同一边,已用于航空公司行李安检。他们通常是利用一个恒电位X光源和一个旋转的准直器来形成一个扫描射线,来扫描观测对象的表面。专家们也正在开发X射线相位对比成像技术,就是当X射线穿过材料时,可以检测x射线的相位变化。该方法依赖于材料将射线“相移”而不是吸收它们,从而能够更好的检测常规X射线系统通常看不到的特征。
 
   紧凑型中子扫描仪
 
   更好的了解密集物体的内部情况,例如检测金属机翼的腐蚀情况或者复合材料的制造缺陷,美国国防部高级研究计划局官员计划在新项目高强紧凑式中子源中开展研究项目(ICONS项目)。
 
   相关研究人员表示,虽然X光照相术可以非常好的凸显出较重的化学元素,如金属元素,但它不能很好的成像较轻的元素,如氢元素和碳元素。相比之下,中子照相术擅长于复合材料中较轻元素的可视化,它使用中子束对物体成像,在某些情况下,它甚至可以确定一个物质的原子构成。但现有的中子源太大,不能像x光机那么便携。ICONS可以使无损评估拥有比X射线更好的保真度,例如,它能揭露飞机机翼上隐藏的腐蚀或者小缺陷。
 
   ICONS项目中正待解决的瓶颈问题是,一个成功的ICONS项目将提供一个具有重大应用的成像工具,中子装置通常延伸到几十米的长度,需要强大的能量源来产生中子束。研究人员正在寻找创新的设计和施工方法把中子加速器从10米以上缩小到1米以下,使它与现在的便携式X射线管的尺寸相似。因此创造一个高收益同时又能封装紧凑的定向的中子源是一个重大的挑战。

知识点延伸:
 
   无损检测(NDT )是指在不损害或不影响被检测对象使用性能,不伤害被检测对象内部组织的前提下,采用射线、超声、红外、电磁等原理技术,利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化,以物理或化学方法为手段,借助现代化的技术和设备器材,对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。
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