纤维增韧陶瓷基复合材料超声检测关键问题研究

发布时间：2019-11-19 16:09

【摘要】：连续纤维增韧陶瓷基复合材料因其质量轻、耐高温的特性，深受国内外航空、航天等领域的青睐。目前在国内，已有部分材料应用于国防产品上。然而作为一种新型材料，针对其的超声检测研究仍然很少，加之材料的复杂性，使得对其的声学特性研究难见突破性进展。本文以连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料（CFCC-SiC）的声学特性为研究对象，在掌握碳化硅基体声学特性的基础上，将横观各向同性模型应用于材料分析中，运用声波传播理论获得材料慢度图，并以实验方法定性验证该模型的合理性；用脉冲发生器与示波器搭建线性声学参量检测平台，用函数发生器、功率放大器及示波器搭建非线性声学参量检测系统，对材料的三个声学参量（声速、声衰减、非线性系数）进行测量，获得材料不同方面的声学特性；通过在材料外部包裹防水耦合薄膜的方法，从波形、幅值、频谱等方面分析防水薄膜的超声耦合效果，解决实际检测过程中，CFCC-SiC不能水浸的问题。实验结果表明，碳化硅基体纵波与横波声速分别为11500m/s、7000m/s，声衰减普遍高于高温合金。CFCC-SiC预制体所在平面各方向声速均在7800m/s附近，垂直于预制体平面方向的声速为2460m/s，两个方向声速相差两倍之多。样品声学参量的逐点测量结果变化明显，，其分布具有规律性，同时，CFCC-SiC的声衰减系数在1dB/mm与3dB/mm之间变化，是所测过高衰减材料中衰减最高的。包裹防水薄膜与未做防水处理样品的水浸超声信号波形一致，幅值稳定，频谱成分相当，两种情况具有很强的一致性。由此可知，CFCC-SiC因其基体的高声速、高衰减以及预制体铺层具有方向性、材料复合结构复杂等特点，造成了该材料声衰减加重、某一方向声速较大以及强烈各向异性的特征，且材料的声学参量离散性大，使得利用声学参量进行材料特性评估成为可能。同时，利用包裹薄膜的方法来对材料进行防水处理，可以达到预期的检测效果，适用于该材料在防水的条件下进行水浸超声检测。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB332;TB553

【参考文献】