薄型层压复合材料的大视场激光超声检测研究

层压复合材料由两层或多层同种或异种材料叠压形成,因其优异的力学性能被广泛应用于航空、航天和航海等领域。然而在生产和使用阶段,层间易产生脱黏和分层等缺陷,极大影响构件的稳定性。目前,常用的接触式超声检测法存在盲区大、视场小、伪影多、需水耦合等局限性。结合激光超声与空耦超声的优点,搭建一套由八阵元250 kHz空耦超声换能器组成的非接触激光超声检测系统,对厚度分别为0.8 mm金属–碳纤维和0.3 mm金属–金属的薄型层压复合材料进行检测。系统不仅能清晰显示出样品内部的多个脱黏缺陷,还成功识别出由黏结层的压痕和气泡形成的微空洞缺陷,成像视场和信噪比分别高达220 mm和35 dB,并在与高频相控阵检测和X射线检测对比中展现出优异的成像对比度、分辨率和灵敏度。试验结果表明,开发的大视场空耦激光超声检测系统在大尺寸层压复合材料方面具有广阔的应用前景。