[发明专利]一种复合材料孔隙率检测标块及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合材料孔隙率检测标块及其制备方法，所述的孔隙率检测标块是将不同内外径、不同壁厚、不同材料的中空纤维进行两端封端，预埋进复合材料中，保证中空纤维的中空度，以中空纤维的中空作为复合材料的孔隙，模拟复合材料孔隙缺陷，这样就达到已知复合材料孔隙的目的，按照不同的基体，不同的增强材料，选择不同的铺层方式，通过真空辅助成型制备复合材料孔隙率标块，以满足实际检测中多样化的需求；用超声技术对复合材料标块进行扫描，验证试块孔隙率分布的均匀性、孔隙率的相对大小，再与真实孔隙缺陷的超声衰减信号进行对比分析，结合已知复合材料的孔隙，为复合材料孔隙率超声检测提供一种真实有效的比对与评价基准。

技术领域

本发明属复合材料检测用标块技术领域，涉及一种复合材料孔隙率检测标块及其制备方法，特别是涉及一种将两端封端的中空纤维分散在复合材料基体中的复合材料孔隙率检测标块及其制备方法。

背景技术

孔隙是复合材料最常见的微小缺陷。孔隙的出现会降低材料性能，如层间剪切强度、纵向和横向的弯曲强度和拉伸强度、抗疲劳性，以及高温下的抗氧化性能等。即使孔隙含量很小，也会对材料的寿命造成很大的影响，因此对于复合材料的性能保证来说，孔隙率的检测非常重要。孔隙在材料中的分布、形状和大小很复杂，这就使得孔隙率的检测十分困难。总的来说复合材料孔隙率的检测方法分为两类：破坏性检测法和无损检测法。破坏性检测方法由于在检测后试件均已遭到破坏，无法再使用，因此此方法不经济，多数时候也是不可能的。无损检测能在不损坏工件的条件下对复合材料制件进行检测，因此越来越受到人们的重视和广泛使用，其中超声检测法具有穿透能力强、方向性好、灵敏度高、对人体无害等优点，成为目前用于复合材料最通用的无损检测技术；但是孔隙率标准试块的制备是孔隙率超声检测难以突破的技术，传统的工艺控制法制造的试块，孔隙率大小分布不够均匀，从而导致在工程应用阶段出现许多问题。因此，如何制造出大尺寸、均匀性较好、不同孔隙率梯度的孔隙率标准试块是解决复合材料孔隙率超声检测的核心问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合材料孔隙率检测标块及其制备方法，特别是提供一种将两端封端的中空纤维分散在复合材料中的孔隙率检测标块及其制备方法。本发明将标准的两端封端的中空纤维埋置于复合材料增强体中制成复合材料孔隙率检测标块，经理论计算就能得知该复合材料孔隙率检测标块的孔隙率，然后用超声检测获得对应的波形图；通过两端封端的中空纤维的系列布置，就能取得系列的标准孔隙率的复合材料超声检测波形图；在对实际生产的复合材料进行孔隙率检测时，只需将检测结果与标准图谱对照，很方便地就能获知该复合材料的孔隙率值。

本发明的一种复合材料孔隙率检测标块，所述检测标块为复合材料，在复合材料中分散有两端封端的中空纤维。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种复合材料孔隙率检测标块，所述复合材料为碳纤维增强树脂基复合材料、玻璃纤维增强树脂基复合材料、芳纶纤维增强树脂基复合材料；所述的树脂为酚醛树脂、乙烯基树脂、丙烯酸树脂或环氧树脂。

如上所述的一种复合材料孔隙率检测标块，所述检测标块为不同厚度和大小的平板或圆筒形，厚度或高度为0.5mm～10mm。

如上所述的一种复合材料孔隙率检测标块，所述两端封端的中空纤维的内径≤120μm，外径≤150μm，壁厚5～40μm，中空纤维的长度为≤500μm，所述两端封端的中空纤维的孔隙为π(R-r)²d，其中R为中空纤维外径，r为中空纤维内径，d为中空纤维长度；所述两端封端的中空纤维的加入量m为ρ×π(R-r)²d，其中ρ为中空纤维材质的密度，根据待测复合材料的体积孔隙率，计算出需要加入的中空纤维的量；所述两端封端的中空纤维的材质为聚醚砜中空纤维、聚酯中空纤维、丙烯腈中空纤维或聚氨酯中空纤维。

如上所述的一种复合材料孔隙率检测标块，所述分散是指中空纤维在复合材料中均匀分散或局部均匀分散。