一种中空微球复合材料孔隙率检测标块及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属复合材料检测用标块技术领域，涉及一种中空微球复合材料孔隙率检测 标块及其制备方法，特别是涉及一种将中空微球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】
[0002] 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】
[0003] 本发明的目的是提供一种中空微球复合材料孔隙率检测标块及其制备方法，特别 是提供一种将中空微球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 的中空微球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；通过中空微球 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。
[0004] 本发明的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块，所述检测标块为复合材料，在 复合材料中分散有中空微球。
[0005] 作为优选的技术方案：
[0006] 如上所述的一种中空微球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。
[0007] 如上所述的一种中空微球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，厚度或高度为〇. 5mm~10mm。
[0008] 如上所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块，所述中空微球的内径 < 120 μ m，外径< 150 μ m，壁厚5~40 μ m，所述中空微球的体积为
【主权项】
1. 一种中空微球复合材料孔隙率检测标块，其特征是；所述检测标块为复合材料，在 复合材料中分散有中空微球。
2. 根据权利要求1所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块，其特征在于，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、芳绝纤维增强树 脂基复合材料；所述的树脂为酪醒树脂、己締基树脂、丙締酸树脂或环氧树脂。
3. 根据权利要求1所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块，其特征在于，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。
4. 根据权利要求1所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块，其特征在于，所 述中空微球的内径《120ym，外径《150ym，壁厚5~40ym，所述中空微球的体积为
其中R为中空微球外径，r为中空微球内径；所述中空微球的加入量m为
其中P为中空微球材质的密度；所述中空微球的材质为玻璃中空微球、四 氣己締中空微球、聚丙締酷胺中空微球、聚丙締酸甲醋中空微球。
5. 根据权利要求1所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块，其特征在于，所述 分散是指中空微球在复合材料中均匀分散或局部均匀分散。
6. 如权利要求1~5中任一项所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方 法，其特征是包括W下步骤： (1) 在复合材料铺层时，放入中空微球； (2) 复合材料成型，成型的方式为树脂传递模塑成型。
7. 根据权利要求6所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方法，其特征 在于，所述复合材料铺层的铺层角度为0°、+45°、一45。、90°或一90。。
8. 根据权利要求6所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方法，其特 征在于，所述树脂传递模塑成型，在模具上喷涂脱模剂，然后在模具上铺放复合材料的纤维 织物，并在复合材料的纤维织物之间均匀撒上中空微球，然后合模；在树脂低粘度100~ SOOmPa?S温度下，对树脂加热进行真空脱泡，至树脂表面没有气泡产生，之后进行树脂注 射；树脂注射压力为0. 1~0. 3Mpa，使树脂流动，待有树脂从模具中流出时，降低注射压力 至0. 06~0. 08Mpa;待树脂充满真空管路时，关闭注射压力进行，然后升温固化。
9. 根据权利要求8所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方法，其特征 在于，在模具上喷涂脱模剂具体为；在模具上每隔5分钟喷涂一次脱模剂，共喷涂3次。
10. 根据权利要求6所述的一种中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方法，其特 征在于，利用超声检测仪判断对比试块孔隙均匀性，筛选出孔隙均匀的试块；从试块上切割 一部分，先对试样用60#砂纸粗磨，所磨的面为与纤维垂直的截面，磨平后，再用1500#砂纸 细磨，待无明显划痕时，对试样用绒布和粒度为1. 5ym的抛光膏进行抛光至无任何明显划 痕为止，再进行金相显微镜观察，将中空微球分布均匀的标块作为合格的检测标块。
【专利摘要】本发明涉及一种中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方法，属于复合材料无损检测与超声评估技术。所述孔隙率检测标块是将不同内外径、不同壁厚、不同材料的中空微球预埋进复合材料中，以中空微球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，通过树脂传递模塑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。
【IPC分类】G01N15-08, G01N29-30
【公开号】CN104792679
【申请号】CN201510163050
【发明人】余木火, 周金利, 朱姝, 孙泽玉, 丁小马, 李丙鹏, 倪加其, 徐英凯, 贾文品, 程超, 陶磊, 张照
【申请人】东华大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月8日