董方旭，王從科，凡麗梅，趙付寶，李金鹿，張　霞，鄭素萍

(中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所， 濟(jì)南 250031)

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X射線檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料檢測(cè)中的應(yīng)用與發(fā)展

董方旭，王從科，凡麗梅，趙付寶，李金鹿，張霞，鄭素萍

(中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所， 濟(jì)南 250031)

摘要：論述了X射線檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料檢測(cè)中的研究進(jìn)展。著重介紹了近幾年來國內(nèi)外利用不同的X射線檢測(cè)技術(shù)對(duì)不同種類復(fù)合材料的檢測(cè)現(xiàn)狀，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析；最后，根據(jù)目前國內(nèi)X射線檢測(cè)技術(shù)的不足及存在的問題，結(jié)合復(fù)合材料檢測(cè)的質(zhì)量要求，對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：X射線檢測(cè)技術(shù)；復(fù)合材料；發(fā)展趨勢(shì)

復(fù)合材料[1]是由兩種或兩種以上具有不同性質(zhì)、不同形態(tài)的材料經(jīng)過復(fù)合工藝制備而成的綜合性能優(yōu)于原組成材料的新型材料。其具有重量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣、汽車等領(lǐng)域，在軍用及民用方面都發(fā)揮著重要的作用。

由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及生產(chǎn)制造過程中工藝技術(shù)及操作等因素的影響，復(fù)合材料不可避免地會(huì)產(chǎn)生缺陷與損傷[2]，而影響復(fù)合材料的性能、結(jié)構(gòu)完整性及使用壽命。因此，使用無損檢測(cè)方法，對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行檢測(cè)至關(guān)重要。適用于復(fù)合材料的無損檢測(cè)技術(shù)有很多，在檢測(cè)條件、檢測(cè)過程及檢測(cè)結(jié)果方面都具有各自的優(yōu)勢(shì)與局限性。

常規(guī)超聲檢測(cè)技術(shù)可用于檢測(cè)大部分種類的缺陷且能對(duì)缺陷進(jìn)行定位，但對(duì)于分層類缺陷，超聲波傳播路徑的選擇比較困難，同時(shí)還受檢測(cè)工件形狀的影響。激光超聲檢測(cè)技術(shù)不受檢測(cè)工件形狀的影響，但其對(duì)工件的材料有要求，需要有低的激勵(lì)激光透射率?？諝怦詈铣暀z測(cè)技術(shù)的檢測(cè)分辨率高，但檢測(cè)效率和信噪比低。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)既能實(shí)時(shí)監(jiān)控缺陷的發(fā)展趨勢(shì)又可對(duì)缺陷進(jìn)行定位，但其僅適用于可發(fā)射聲信號(hào)的分層、樹脂開裂等動(dòng)態(tài)缺陷的檢測(cè)，且難于檢測(cè)形狀復(fù)雜的復(fù)合材料構(gòu)件。紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)范圍廣且能顯示缺陷信息;激光錯(cuò)位散斑檢測(cè)技術(shù)可通過大面積地觀察工件表面的位移變化來檢測(cè)缺陷;太赫茲無損檢測(cè)技術(shù)可用于檢測(cè)超聲波無法穿透的材料;但紅外熱成像與激光錯(cuò)位散斑檢測(cè)技術(shù)均只能進(jìn)行近表面檢測(cè)，太赫茲無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)如碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等表面會(huì)反射太赫茲波的材料，也只能進(jìn)行表面檢測(cè)[3-9]。

X射線檢測(cè)技術(shù)從最初的膠片射線照相技術(shù)，經(jīng)過近100年的發(fā)展，已形成了由X射線照相、X射線實(shí)時(shí)成像、X射線層析成像等構(gòu)成的比較完整的X射線檢測(cè)技術(shù)體系。X射線檢測(cè)技術(shù)不僅不受被檢測(cè)復(fù)合材料種類的影響，同時(shí)適用于檢測(cè)復(fù)合材料中大部分的缺陷，如分層、裂紋、縮孔、疏松、孔隙、夾雜、脫粘等，且不受缺陷所在位置的影響。X射線檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果直觀、可靠，還可以定性地描述材料的密度分布和定量地測(cè)量材料的密度值。近年來發(fā)展比較迅猛的工業(yè)CT檢測(cè)技術(shù)更是適用于對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的檢測(cè)，并可與CAD、CAM等制造技術(shù)結(jié)合而形成所謂的逆向工程。這些優(yōu)勢(shì)都是其他無損檢測(cè)技術(shù)所不具備的，因此X射線技術(shù)是檢測(cè)復(fù)合材料的常用方法[10]。

筆者對(duì)X射線檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料無損檢測(cè)中的應(yīng)用與進(jìn)展進(jìn)行闡述，同時(shí)結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r，指出X射線檢測(cè)技術(shù)存在的問題，并對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1國內(nèi)外X射線檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料檢測(cè)中的研究現(xiàn)狀

1.1　概述

從獲得圖像的角度分類，X射線檢測(cè)技術(shù)[11]可分為常規(guī)射線檢測(cè)技術(shù)和數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)。常規(guī)射線檢測(cè)技術(shù)主要指采用膠片完成的射線照相檢測(cè)技術(shù)；數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)是指借助計(jì)算機(jī)和探測(cè)器建立起來的可獲得數(shù)字化圖像的射線檢測(cè)技術(shù)。

膠片射線照相技術(shù)應(yīng)用廣泛，經(jīng)過多年的發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，同時(shí)也為其他射線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)主要包括X射線計(jì)算機(jī)照相技術(shù)(CR)、X射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)(DR、圖像增強(qiáng)器)、X射線斷層CT成像檢測(cè)技術(shù)、X射線顯微CT成像檢測(cè)技術(shù)、X射線錐束CT三維成像檢測(cè)技術(shù)和康普頓背散射技術(shù)(CBS)等。

國內(nèi)外已經(jīng)將多種X射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料的檢測(cè)中。

1.2　X射線照相檢測(cè)技術(shù)

X射線照相檢測(cè)技術(shù)是最傳統(tǒng)的無損檢測(cè)技術(shù)之一，在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，其主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)復(fù)合材料中的夾雜、孔隙等體積型缺陷及密度分布不均等均有很好的檢出效果，且檢測(cè)結(jié)果直觀，具有較高的靈敏度。但其對(duì)分層缺陷的檢測(cè)相對(duì)比較困難，且處理步驟繁瑣、過程復(fù)雜，不僅成本較高，而且有污染物質(zhì)產(chǎn)生。

羅京華等[12]通過利用X射線照相檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)了具有不同尺寸的人工裂紋缺陷的碳纖維增強(qiáng)碳基體(C/C)復(fù)合材料，并估算其中一個(gè)樣品的缺陷厚度為2.95 mm，與人工設(shè)計(jì)的實(shí)際厚度(3 mm)接近；同時(shí)，采用X射線斷層掃描技術(shù)對(duì)所估算的缺陷厚度進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明：通過觀察X射線透視圖中灰度值的大小，可以有效檢測(cè)出C/C復(fù)合材料的微缺陷。

武高輝等[13]采用X射線照相檢測(cè)技術(shù)，不僅可以清晰地觀察碳纖維增強(qiáng)鋁基(Cf/Al)復(fù)合材料中碳纖維的編織紋路和其間的密度變化，同時(shí)對(duì)縮孔、疏松等鑄造缺陷也具有較高的檢測(cè)靈敏度。

1.3　X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)

隨著X射線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)逐漸得到了推廣和應(yīng)用。探測(cè)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的X射線膠片，不僅成像速度更快，成像質(zhì)量更高，而且不需要洗片、顯影、定影等操作過程，減少了化學(xué)藥品的消耗，從而價(jià)格成本更低、更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)具有很高的分辨力和較高的動(dòng)態(tài)范圍，可檢測(cè)密度差或厚度差很大的工件，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行在線檢測(cè)。

但是，X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)的X射線照相檢測(cè)技術(shù)一樣，所得到的檢測(cè)圖像為二維投影圖，存在信息疊加的問題；如果要確定缺陷的尺寸及形狀等信息，還需要結(jié)合X射線CT成像檢測(cè)技術(shù)。

鐘飛等[14]采用X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)，在任意旋轉(zhuǎn)角度下，對(duì)任意位置的碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，不僅可檢測(cè)到大多數(shù)的界面缺陷，而且得到的檢測(cè)圖像具有較高的清晰度，檢測(cè)靈敏度高，從而在一定程度上解決了碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線在應(yīng)用過程中易損傷、易斷線的問題。

史建軍等[15]針對(duì)某型號(hào)衛(wèi)星用碳纖維復(fù)合材料氣瓶，采用X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的射線照相檢測(cè)技術(shù)，其內(nèi)部的孔隙、夾雜、脫粘和折皺變形等缺陷可以很容易地被檢出，同時(shí)所得到的檢測(cè)圖像具有較高的清晰度和對(duì)比度。

陳騰飛等[16]采用X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)，成功檢測(cè)出了碳纖維預(yù)制體中存在的錐狀斷針和局部結(jié)構(gòu)疏松缺陷；同時(shí)，從該方法得到的灰度值圖像中，通過灰度值的變化可以檢測(cè)實(shí)測(cè)為0.01 g·cm-3的密度差變化。

高遠(yuǎn)飛[17]采用X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了基本的檢測(cè)功能和圖像處理，而且通過圖像的拼接技術(shù)可獲得完整的大尺寸碳纖維復(fù)合板成像圖，進(jìn)而更好地對(duì)缺陷的實(shí)際位置進(jìn)行標(biāo)定。

胡?；╗18]首先利用設(shè)備軟件對(duì)測(cè)量尺寸進(jìn)行標(biāo)定，然后測(cè)量出復(fù)合材料中兩結(jié)構(gòu)單元間的間距為0.17 mm，從而表明該檢測(cè)系統(tǒng)具有很高的空間分辨率；接著使用該檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)含人工設(shè)計(jì)的填埋薄鋁片(3 mm×2 mm)和模擬泡沫裂開缺陷的碳纖維復(fù)合制件進(jìn)行檢測(cè)，缺陷均可有效地被檢出。

1.4　X射線CT成像檢測(cè)技術(shù)

X射線CT成像檢測(cè)技術(shù)得到的檢測(cè)圖像是與工件材料、結(jié)構(gòu)、組成成分及密度等特性相對(duì)應(yīng)的二維斷層圖像，同時(shí)還可進(jìn)行三維重建來獲得被檢測(cè)工件的三維立體圖，不存在信息疊加的問題。其檢測(cè)圖像是數(shù)字化的結(jié)果，從中可直接得到CT值、像素尺寸等物理信息，且數(shù)字化圖像便于儲(chǔ)存、傳輸、分析和處理等。它還具有高的空間和密度分辨能力，高的動(dòng)態(tài)范圍和可靠性。隨著高能量工業(yè)CT系統(tǒng)的研制，在足夠的穿透能量下，受檢工件的幾何結(jié)構(gòu)可不受限制。X射線CT成像檢測(cè)技術(shù)適用于對(duì)多種缺陷的檢測(cè)。

金虎等[19]通過CT值可以定量地檢測(cè)C/C復(fù)合材料的內(nèi)部缺陷，可分辨密度差異為0.1%、尺寸差異為0.125 mm的缺陷，其空間分辨率和密度分辨率可滿足C/C復(fù)合材料中缺陷的檢出要求。

朱延霆等[20]針對(duì)3.0 L呼吸器用鋁內(nèi)膽碳纖維復(fù)合材料氣瓶，利用X射線斷層CT成像檢測(cè)技術(shù)，不僅對(duì)使用過程中出現(xiàn)的表面劃痕、纖維層分層等缺陷具有良好的檢測(cè)效果，還能準(zhǔn)確檢測(cè)到纖維層內(nèi)部的孔隙缺陷。檢測(cè)結(jié)果為：縱劃痕深度約2.1 mm；環(huán)劃痕深度約1.53 mm；分層中心距筒體外表面約2.35 mm；空隙中心距筒體外表面約2.41 mm。

Mei等[21]利用CT系統(tǒng)，檢測(cè)含10 mm×8 mm×0.4 mm人工嵌入缺陷的碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基(C/SiC)復(fù)合材料面板，從檢測(cè)圖像中可看到與所設(shè)計(jì)缺陷具有很好的一致性；并且，可檢測(cè)出直徑約0.5 mm的針孔狀缺陷。

徐惠娟等[22]利用工業(yè)CT系統(tǒng)對(duì)用于航空剎車材料的幾種C/C復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，通過分析檢測(cè)圖像，可有效檢出該復(fù)合材料中的分層、夾層、孔隙、疏松和密度不均等缺陷。

Hocheng等[23]利用CT檢測(cè)技術(shù)，對(duì)碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料鉆頭在鉆孔過程中產(chǎn)生的分層缺陷進(jìn)行檢測(cè)，成功檢測(cè)出鉆頭中尺寸為1.1～7.2 mm的分層缺陷；并與超聲C掃描檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行比較，得出CT檢測(cè)技術(shù)對(duì)鉆孔產(chǎn)生的分層缺陷具有更有效的檢出作用的結(jié)論。

Katunin等[24]利用CT檢測(cè)技術(shù)結(jié)合三維小波分析去噪方法，對(duì)由水切割的方法得到的具有缺陷的復(fù)合材料面板進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明,所使用的方法可對(duì)其中特定的缺陷進(jìn)行識(shí)別并對(duì)不同的缺陷類型進(jìn)行分類。

Pejryd等[25]通過運(yùn)用光學(xué)顯微鏡及工業(yè)CT檢測(cè)技術(shù)對(duì)被鉆孔的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的表面及表面下缺陷進(jìn)行觀察檢測(cè)，不僅可看到樣品中的顯微脫粘及表面粗糙度，還易通過碳纖維、環(huán)氧樹脂和玻璃纖維之間的密度差分辨不同材料，并且可觀察到表面下的纖維裂縫和孔壁上的玻璃纖維殘?jiān)冗@些光學(xué)顯微鏡難以看到的缺陷。

Amenabar等[26]采用包括CT檢測(cè)技術(shù)在內(nèi)的四種無損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)含人工設(shè)計(jì)分層缺陷的復(fù)合材料風(fēng)力渦輪機(jī)葉片樣品進(jìn)行檢測(cè)；結(jié)果顯示，雖然材料的衰減系數(shù)對(duì)CT檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)效果影響很大，但通過系統(tǒng)的三維重建還是可以檢測(cè)到大部分類型的缺陷，相比于其他檢測(cè)技術(shù)具有更明顯的潛力。

X射線CT成像檢測(cè)技術(shù)還適用于定性描述材料的密度分布以及定量測(cè)量材料的密度值。

吳東流等[27]將工業(yè)CT技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際，從經(jīng)過拉伸試驗(yàn)后的碳/環(huán)氧板矩形缺口拉伸試樣中觀察到了缺口周圍由于應(yīng)力損傷造成的密度變化；從圓盤狀復(fù)合材料中觀察到了疏松區(qū)域的形狀及密度分布；從鋁合金、陶瓷和橡膠構(gòu)成的復(fù)合材料中觀察到了各成分的空間結(jié)構(gòu)和分布狀況。從而說明了工業(yè)CT技術(shù)在復(fù)合材料檢測(cè)中的重要作用。

陳慧能等[28]以纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纏繞結(jié)構(gòu)的密度檢測(cè)為例，表明工業(yè)CT可以代替常規(guī)射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)技術(shù)，通過準(zhǔn)確判定成品的密度分布狀況來檢測(cè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

劉紅林等[29]通過利用工業(yè)CT技術(shù)對(duì)炭/炭復(fù)合材料進(jìn)行斷層掃描分析，從得到的斷層圖像的基礎(chǔ)上建立CT值與材料物理密度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而定量地得到材料各處的密度值，同時(shí)又與用排水法測(cè)得的密度值相比較，驗(yàn)證了該方法的可行性，并指出工業(yè)CT技術(shù)還可用于其他復(fù)合材料的密度測(cè)試。

X射線CT成像檢測(cè)技術(shù)在逆向工程中的應(yīng)用也十分廣泛。

王曉艷等[30]首先通過工業(yè)CT測(cè)量了噴管的尺寸信息，然后利用IMAGEWARE軟件進(jìn)行了曲面建模，經(jīng)過圖像處理實(shí)現(xiàn)了噴管的逆向重構(gòu)，并達(dá)到了0.01 mm的有效精度。

1.5　X射線顯微CT成像檢測(cè)技術(shù)

X射線顯微CT是一種利用X射線成像原理進(jìn)行高分辨率三維成像的新型檢測(cè)技術(shù)。X射線顯微CT成像檢測(cè)技術(shù)可以用于對(duì)孔隙度及孔徑的測(cè)量。

Li[31]利用顯微CT不僅實(shí)現(xiàn)了碳納米管增強(qiáng)多孔鎂復(fù)合材料的三維可視化，而且定量地分析了其微觀結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)檢測(cè)該復(fù)合材料的孔隙率約為48.5%，孔徑為1.5～145 μm。為碳納米管增強(qiáng)多孔鎂復(fù)合材料在氫儲(chǔ)存和生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

Yuri等[32]利用顯微CT對(duì)鉆出已知直徑(0.113 mm)微孔的單向碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料試件進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明,此方法不僅可用于定量檢測(cè)復(fù)合材料的孔隙尺寸，且可在各個(gè)方向上測(cè)量切片的孔隙度，試驗(yàn)中測(cè)量的孔隙度為0.4%～9.5%不等。

Rique等[33]為了得到玻璃纖維增強(qiáng)塑料試樣中的孔隙率，利用顯微CT分別對(duì)對(duì)比試樣、缺少膠黏劑的試樣及部分區(qū)域沒有被膠黏劑粘結(jié)的試樣進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，結(jié)果顯示孔隙率分別為20.09%，2.35%和1.35%，說明顯微CT可有效、可靠地定量檢測(cè)孔隙率。

X射線顯微CT成像檢測(cè)技術(shù)還可用于質(zhì)量檢測(cè)和探傷中。

馮炎建等[34]采用顯微CT技術(shù)很好地分辨出C/SiC復(fù)合材料中的各結(jié)構(gòu)單元(纖維束、基體及孔隙)，同時(shí)有效地檢測(cè)出SiC基體中存在的密度缺陷。

Bull等[35]分別用同步輻射CT及顯微CT定量地估算了碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂沖擊試樣的裂紋張開尺寸為4.9 μm及4.8 μm；他們[36]還利用此兩種技術(shù)，檢測(cè)了受沖擊損傷而具有多尺度缺陷的碳纖維復(fù)合材料。經(jīng)過比較可知，這兩種檢測(cè)技術(shù)都可以在短時(shí)間內(nèi)獲得高質(zhì)量的圖像，而且在整體損傷程度的評(píng)估上具有類似的結(jié)果。

Schilling等[37]運(yùn)用顯微CT可以很容易地表征玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷，如：孔隙、分層、基體裂紋等，并對(duì)裂紋擴(kuò)展的形貌進(jìn)行了三維重構(gòu)分析。

Gennadiy等[38]利用顯微CT結(jié)合自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格的方法，檢測(cè)出不同類型的單向碳纖維/環(huán)氧樹脂及玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料內(nèi)部的波紋缺陷。

1.6　康普頓背散射成像檢測(cè)技術(shù)

康普頓背散射成像檢測(cè)技術(shù)[39]具有單側(cè)非接觸、不受被檢測(cè)對(duì)象幾何尺寸的限制、靈敏度高、可以進(jìn)行快速三維成像等特點(diǎn)，在國外航空航天領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

Sanjeecareddy等[40]采用X射線散射技術(shù)進(jìn)行航空航天復(fù)合材料的檢測(cè)：利用高能X射線源驗(yàn)證了該技術(shù)的適用性；其不僅可以檢測(cè)出材料性能的微小變化，而且可檢測(cè)低密度材料；通過將原有的探測(cè)器更換為空間分辨率為200 μm的數(shù)字探測(cè)器陣列，可將檢測(cè)時(shí)間由數(shù)小時(shí)縮減到3 min，同時(shí)改善了圖像質(zhì)量。

2X射線檢測(cè)技術(shù)存在的問題

X射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料的無損檢測(cè)中,具備的優(yōu)勢(shì)是其他無損檢測(cè)技術(shù)無法比擬的，但仍存在一些問題：

(1) 存在的最突出問題就是X射線對(duì)人體的輻射。如何減少X射線的透照時(shí)間，提高X射線的利用率，減少X射線機(jī)的使用頻率來達(dá)到盡可能減少工作人員攝入X射線劑量的目的是需要引起足夠重視并解決的問題。

(2) 由于目前工業(yè)CT主要采用的是三代掃描方式，同時(shí)在X射線掃描的過程中存在著射線束硬化等問題，檢測(cè)出的圖像不可避免地會(huì)產(chǎn)生偽影，而偽影的存在會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定，如何對(duì)偽影進(jìn)行校正也是需要解決的問題。

(3) X射線檢測(cè)技術(shù)還存在檢測(cè)效率較低的問題，如何提高掃描速度和數(shù)據(jù)處理、圖像重建速度也亟待解決。

(4) 針對(duì)特定的復(fù)合材料構(gòu)件，沒有相應(yīng)的判廢標(biāo)準(zhǔn)，既降低了檢測(cè)及判定效率，又增加了安全隱患。

3結(jié)論與展望

X射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料的檢測(cè)，不僅具有靈敏度高、分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大、圖像質(zhì)量好等系列優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)適用于大多數(shù)缺陷、材料密度不均、材料結(jié)構(gòu)特性等方面的檢測(cè)并廣泛應(yīng)用于逆向工程中。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)檢測(cè)精度，檢測(cè)速度及圖像質(zhì)量的要求越來越高。

針對(duì)國內(nèi)X射線檢測(cè)技術(shù)的不足及X射線檢測(cè)技術(shù)存在的問題，結(jié)合對(duì)復(fù)合材料檢測(cè)質(zhì)量的要求，對(duì)未來X射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)，提出以下幾點(diǎn)：

(1) 研制新型檢測(cè)設(shè)備。重點(diǎn)研發(fā)X射線實(shí)時(shí)成像及工業(yè)CT系統(tǒng)，以提高檢測(cè)精度，減少X射線的透照時(shí)間；同時(shí)，對(duì)于康普頓背散射成像設(shè)備的研制與開發(fā)也是未來研究的重點(diǎn)。

(2) 復(fù)合材料的三維快速成像檢測(cè)。重點(diǎn)在于基于面陣探測(cè)器的錐束CT系統(tǒng)的應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理和圖像重建方面的發(fā)展，以提高X射線的利用率。

(3) 加強(qiáng)仿真技術(shù)的研究，X射線檢測(cè)技術(shù)與仿真模擬的完美結(jié)合。采用仿真技術(shù)，不僅可獲得X射線檢測(cè)技術(shù)用于不同結(jié)構(gòu)不同材料復(fù)合材料的最佳檢測(cè)工藝，同時(shí)可減少不必要的X射線機(jī)的使用，減少成本、省時(shí)且環(huán)保。

(4) 研究新的重建算法。主要指X射線斷層CT成像檢測(cè)技術(shù)、X射線顯微CT成像檢測(cè)技術(shù)及X射線錐束CT三維成像檢測(cè)技術(shù)中的重建算法，提高重建速度；同時(shí)對(duì)圖像中各類型偽影進(jìn)行有效地校正，以提高重建圖像質(zhì)量。

(5) 復(fù)合材料缺陷的自動(dòng)檢測(cè)與判定，判廢標(biāo)準(zhǔn)的建立。升級(jí)檢測(cè)成像系統(tǒng)軟件，針對(duì)缺陷尺寸設(shè)定特定復(fù)合材料產(chǎn)品合格的閾值，并對(duì)不合格的產(chǎn)品及時(shí)判廢，同時(shí)建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以降低復(fù)合材料在應(yīng)用過程中的安全隱患。

隨著X射線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展、檢測(cè)設(shè)備與處理軟件的研制與創(chuàng)新與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的建立，在X射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料的檢測(cè)方面，我國將跟隨國際的發(fā)展步伐，使X射線檢測(cè)技術(shù)逐漸發(fā)展成為具有國際領(lǐng)先水平的無損檢測(cè)技術(shù)。

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The Application and Development of Detection of Composite Materials by

X-ray Nondestructive Testing Techniques

DONG Fang-xu, WANG Cong-ke, FAN Li-mei, ZHAO Fu-bao, LI Jin-lu, ZHANG Xia, ZHENG Su-ping

(CNGC Institute 53, Jinan 250031, China)

Abstract：The X-ray detection technology in detection of composite materials is reviewed. The detection by different X-ray detection technology used for different composite materials at home and abroad in recent years is mainly introduced and the detection results are also analyzed. Finally, according to the shortcomings and the problem of X-ray detection technology at home, combined with the requirements of the detection quality of composite materials, the future development trend of this technology is pointed out.

Key words:X-ray detection technology; Composite material; Development trend

中圖分類號(hào)：TG115.28

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000-6656(2016)02-0067-06

DOI:10.11973/wsjc201602017

作者簡(jiǎn)介：董方旭(1990-)，男，碩士研究生，主要從事復(fù)合材料的X射線無損檢測(cè)研究。通信作者：王從科(1966-)，男，研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事無損檢測(cè)應(yīng)用及技術(shù)研究。

收稿日期：2015-05-18