复合材料测试技术
复合材料介电强度测试标准
复合材料介电强度测试标准全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：复合材料是一种由两种或多种不同材料组合而成的材料，具有优异的综合性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
在实际应用中，复合材料的性能测试非常重要，其中介电强度测试是其中的一个重要指标之一。
介电强度测试是指在一定的电场强度下，材料发生击穿或绝缘失效的电压值，是评判材料绝缘能力的重要参数。
复合材料介电强度测试标准是指在规定的实验条件下，对复合材料进行介电强度测试的标准和方法。
通过介电强度测试，可以评价复合材料的绝缘性能，为材料的设计和应用提供参考。
下面将详细介绍复合材料介电强度测试标准的相关内容。
一、复合材料介电强度测试标准的相关定义和概念1.介电强度：介电强度是材料在电场作用下发生击穿或绝缘失效的电场强度。
通俗来说，介电强度是材料能够承受的最大电场强度，单位通常为千伏/毫米。
3.复合材料：复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的材料，具有优异的综合性能，例如碳纤维增强复合材料、玻璃钢复合材料等。
1.复合材料介电强度测试标准的制定：复合材料介电强度测试标准是由各国标准化组织或行业协会制定的，旨在提供统一的测试方法和标准，确保测试结果的可比性和准确性。
2.复合材料介电强度测试标准的应用：复合材料介电强度测试标准适用于各种类型的复合材料，如碳纤维复合材料、玻璃钢复合材料等，可用于材料评价、产品质量控制和工程设计等方面。
1.试样准备：在进行复合材料介电强度测试前，需要切割具有一定尺寸的试样，并进行表面处理和清洁，以确保测试结果准确可靠。
2.测试装置：复合材料介电强度测试通常采用介电强度测试仪进行，测试装置包括电源、电极、试样夹持装置等，确保测试过程的稳定和可靠。
3.测试方法：复合材料介电强度测试可采用直流电场或交流电场进行，测试过程中需要记录电场强度和试样发生击穿或绝缘失效的电压值，并计算介电强度参数。
4.测试结果分析：根据测试结果分析，可以评估复合材料的绝缘性能、确定材料的电场强度等级，并为产品设计和应用提供依据。
复合材料孔隙率的测定
本方法需要通过试验测得组分 树脂。复合材料在水中 300h 后吸收水的质量以及复合材料 中树脂质量含量，由公式可求 得体积孔隙率为:
②吸水测量 法
该方法得到的孔隙率也是 复合材料的体积孔隙率， 由于其它缺陷如裂纹、分 层等的存在对计算结果 的影响，该方法检测精度 与密度测量法差不多，但 是操作过程更为繁琐、耗 时，故其应用效果不及密 度法广泛。
碳纤维复合材料尽管有许多优良的特性，然而保 证材料质量，检测材料缺陷，是其得以正确、安 全应用的前提。碳纤复合材料的缺陷种类有很多， 孔隙是复合材料中最为常见、最为重要的缺陷之 一。
完全无孔隙的复合材料是没有的。
孔隙率对复合材料性能的影响
孔隙率对碳纤维复合材料性 能的影响主要体现在对复合 材料层间剪切性能和弯曲性 能的影响。 。
复合材料在制造过程中容易产生的 缺陷可以分为宏观缺陷和微观缺陷 两大类。就微观孔隙缺陷而言，其 显著的特点是缺陷细微，甚至小到 微米级，分布在树脂或树脂基纤维 界面之间，呈明显体积分布。不仅 宏观缺陷的存在影响复合材料的性 能，微观缺陷的存在也会直接影响 复合材料力学性能和可靠性。
如孔隙，对于动态的力学性能来说 就是一个应力集中点，在反复载荷 下会成为一个疲劳源，对于静态的 力学性能来说，孔隙会造成材料内 部疏松并使力学性能下降。
孔隙率对层间剪切性能的影响
研究表明，每含 1%的孔隙率，复合材料的层间剪切性能 下降 5%至 15% 不等，直到孔隙率达到4%时，这种规律 基本保持不变。通过试验得出复合材料孔隙率与层间剪切 性能的关系，当孔隙率小于 0.75% 时，剪切强度都在 76MPa 左右，孔隙率对剪切强度的影响不大，当孔隙率 大于1.5% 时，剪切强度迅速下降，只有 60%的保持率。 当孔隙率较低时( 尤其低于 4%时) ，剪切强度随孔隙率增 大而下降得比较快，当孔隙率大于 5%以后，强度损失己 经过大，并随孔隙率的增大下降得比较缓慢或稳定。 孔隙率0% 增大到 1%时，强度下降约 9%，当孔隙率 增大到 4% 时，强度己经下降32%.孔隙率在 0%-4%，每 增1%，剪切强度平均下降约 8%，基本成线性关系。
复合材料无损检测技术
五、超声波检测
原理：利用缺陷与基体间不同特征引起的波长吸收/反射差 异来判定被测物（20KHz）；
优势
1. 操作简单；
局限
1. 不同的缺陷需使用
不同的探头； 2. 对人员要求高；
2. 可定位缺陷位置；
8
五、超声波检测
9
五、超声波检测
适用于：分层，孔隙等缺陷；
大型蜂窝结构部件、大曲面结构部件
3
三、X射线检测
原理：利用缺陷与基体间的密度差异引起的X射线吸收率；
局限
1. 设备复杂成本高； 2. 需安全防护； 3. 无法现场检测；
4
三、X射线检测
适用于：检测材料中的孔隙（黑影），裂纹（黑纹）， 纤维屈曲（白纹），夹杂（白点）等 缺陷；
黑纹 白点
黑影
中小型复材部件
5
四、红外热成像检测
原理：利用缺陷与基体间不同热特征引起的温度差异来 判定被测物；
优势
1. 操作方便； 2. 设备简单； 3. 可现场检测；
局限
1. 要求工件传热性好； 2. 测试深度有限； 3. 灵敏度不高；
6
四、红外热成像检测
适用于：脱粘，分层等面积性缺陷；
复材薄板与金属胶接
复材无损检测技术
2018-4-27
目录
01-02 03-03 04-05 06-07 08-10
复材常见缺陷 复材常见检测技术 X射线检测
红外热成像检测
超声波检测
一、复材常见缺陷
分层
纤维弯曲
孔隙
基体开裂、脱粘
纤维断裂、突出
冲击、撞伤损伤
1
一、复材常见缺陷
1
分层： 存储时间过长；热膨胀系数不匹配；挥发物产生
复合材料的电磁性能测试与仿真分析
复合材料的电磁性能测试与仿真分析近年来，随着科技的飞速发展，复合材料在工业、民用等领域越发广泛地应用，其具有轻质、高强、耐用、优异的机械性能等特点，成为众多领域中的首选材料。
然而，复合材料的电磁性能仍需要进一步探究和研究。
本文重点讨论复合材料的电磁性能测试与仿真分析。
一、复合材料的电磁性能简介电磁性能是指材料在电场或磁场中的响应情况，包括导电性、介电性、磁导率等。
对于普通的材料，这些性能可以通过简单的物理实验测量得到，然而对于复合材料这种多种材料复合而成的材料，其电磁性能的测试要比单一材料的测试难度大得多。
二、复合材料的电磁性能测试方法为了对复合材料的电磁性能进行测试，常用的方法有以下几种。
1. 静电感应法这种方法是通过静电感应产生电流来测量复合材料的导电性。
该方法适用于需要测量非常薄的材料或者需要测量电阻很大的材料。
2. 电阻法在材料两端加上电压，然后测量通过材料的电流，从而计算出其电阻。
这种方法适用于复合材料的电阻不是特别高的情况下进行测量。
3. 介电法介电法是通过在复合材料两端施加交变电压，并检测材料对这个交变电场的响应来测量介电常数和损耗因子。
三、复合材料的电磁性能仿真分析除了传统的实验方法，复合材料的电磁性能还可以通过计算机仿真来得到。
在计算机仿真中，人们可以通过进行电场、磁场计算，从而得到复合材料在电磁场中的响应情况。
这种方法有着较高的精度和数据量，可以得到很多实验很难获得的数据。
四、复合材料的电磁性能测试与仿真分析的应用复合材料的电磁性能测试与仿真分析技术的应用十分广泛，例如在飞机、汽车、电器等领域中，复合材料的电磁性能测试与仿真分析是必不可少的。
通过这些技术，可以对复合材料的电磁性能进行全面的检测和评估，为复合材料的应用提供了有力的支持。
五、结语在本文中，我们重点讨论了复合材料的电磁性能测试与仿真分析，介绍了几种常用的测试方法，并探讨了计算机仿真技术的应用。
综合起来，如何全面、准确地评估复合材料的电磁性能，对于推动复合材料在各个领域的应用都具有非常重要的意义。
复合材料的抗冲击性能与测试
复合材料的抗冲击性能与测试在现代工程和材料科学领域，复合材料因其卓越的性能而备受关注。
其中，抗冲击性能是评估复合材料质量和适用性的关键指标之一。
理解复合材料的抗冲击性能以及如何进行准确有效的测试，对于材料的研发、应用和质量控制都具有至关重要的意义。
复合材料通常由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组成，通过特定的工艺结合在一起，从而获得单一材料所不具备的综合性能。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料（如碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料）和颗粒增强复合材料（如碳化硅颗粒增强铝基复合材料）等。
抗冲击性能反映了材料在受到突然施加的冲击载荷时吸收能量和抵抗破坏的能力。
对于许多应用场景，如航空航天、汽车工业、体育用品等，良好的抗冲击性能是确保产品安全性和可靠性的关键。
例如，在飞机结构中使用的复合材料必须能够承受鸟撞等突发事件带来的冲击；汽车的保险杠和车身部件需要在碰撞时有效地吸收能量，以保护乘客的安全；而体育用品如自行车车架和滑雪板，则要在运动过程中经受各种冲击而不发生损坏。
那么，复合材料的抗冲击性能究竟受到哪些因素的影响呢？首先，增强材料的类型、含量和分布方式起着重要作用。
以纤维增强复合材料为例，纤维的强度、模量和取向会显著影响材料的抗冲击性能。
通常，纤维沿着主要受力方向排列可以提高材料的抗冲击能力。
其次，基体材料的性能也不容忽视。
基体材料的韧性、强度和黏附性会影响复合材料在冲击载荷下的能量传递和分散。
此外，复合材料的界面性能，即增强材料与基体之间的结合强度和相容性，对其抗冲击性能也有重要影响。
一个良好的界面可以有效地传递载荷，避免局部应力集中，从而提高材料的抗冲击能力。
为了准确评估复合材料的抗冲击性能，科学家们开发了一系列的测试方法。
其中，最常见的包括落锤冲击试验、摆锤冲击试验和高速拉伸冲击试验等。
落锤冲击试验是一种简单而直接的方法。
在该试验中，一个具有一定质量的落锤从特定高度自由落下，撞击复合材料试样。
复合材料结构件无损检测技术分析
复合材料结构件⽆损检测技术分析复合材料结构件⽆损检测技术分析摘要：本⽂通过对复合材料结构件缺陷和损伤特点的分析，介绍可应⽤于复合材料结构缺陷包括⽬视检查法、声阻法、射线检测技术、超声检测技术、声- 超声技术、涡流检测技术、微波检测技术在内的⽆损检测技术。
并对⽆损检测技术的技术关键进⾏剖析，展望了⽆损检测技术的未来发展。
关键词：复合材料⽆损检测缺陷随着航空制造技术的不断发展，复合材料以其⾼的⽐强度、⽐刚度及良好的抗疲劳性和耐腐蚀性获得⼴泛应⽤。
由于纤维增强复合材料具有导电性差、热导率低、声衰减⾼的特点，在物理性能⽅⾯呈显著的各向异性，使得它对波传播所引起的作⽤与普通⾦属材料相⽐具有很⼤的差异，因⽽其⽆损检测技术与⾦属的检测⼤不相同，复合材料检测⽇益成为该领域的重点和难点。
在这种情况下，航空航天检测迫切需要有⼀种更有效的⼿段来提⾼复合材料构件的⽣产质量或修理⽔平。
复合材料构件的成型过程是极其复杂的，其间既有化学反应，⼜有物理变化，影响性能的因素甚多，许多⼯艺参数的微⼩差异会导致其产⽣诸多缺陷，使产品质量呈现明显的离散性，这些缺陷严重影响构件的机械性能和完整性。
由于复合材料结构制造质量的离散性，必须通过⽆损检测来鉴别产品的内部质量状况，以确保产品质量，满⾜设计和使⽤要求。
随着先进复合材料技术研究与应⽤的⾼速增长，复合材料⽆损检测技术也迅速发展起来，已成为新材料结构能否有效和扩⼤应⽤的关键。
⼀、复合材料结构件缺陷的产⽣与特点先进复合材料中的缺陷类型⼀般包括: 孔隙、夹杂、裂纹、疏松、纤维分层与断裂、纤维与基体界⾯开裂、纤维卷曲、富胶或贫胶、纤维体积百分⽐超差、铺层或纤维⽅向误差、缺层、铺层搭接过多、厚度偏离、磨损、划伤等, 其中孔隙、分层与夹杂是最主要的缺陷。
材料中的缺陷可能只是⼀种类型, 也可能是好⼏种类型的缺陷同时存在。
缺陷产⽣的原因是多种多样的, 有环境控制⽅⾯的原因, 有制造⼯艺⽅⾯的原因, 也有运输、操作以及使⽤不当的原因, 如外⼒冲击、与其他物体碰撞和刮擦等。
复合材料检测和试验技术在国内的发展状况和趋势
要想获得理想的复合材料结构, 必须对材料进行科学、严格、经济地选择。为了减少材料的预选项目, 首先评定了复合材料的湿热性能。复合材料在一般湿热环境中, 由于吸湿引起的增塑作用, 使其高温力学性能下降。以国内开展的648/BF.MEA环氧树脂体系的碳纤维增强复合材料湿热试验为例,当其吸湿量达到约0.8%时，在125℃，复合材料剪切强度的保持率为69.5%。。由此可见, 湿热老化对复合材料剪切强度的影响及湿热试验对复合材料的重要性。同时, 还需要注意到材料的工艺性考核及冲击疲劳强度。为了快速有效地控制复合材料的质量,要对预浸料及层压板的性能进行一系列的测试试验, 并制订一套完整的试验标准。其测试试验目的如下：
3.在评定复合材料构件质量中的应用
对复合材料构件来说, 当确定了结构设计、工艺制造方案后, 必须对构件的制造过程实行监测, 另外, 对最终零件除进行常规检查测定外, 还要应用无损检测的方法探测其内部缺陷以评定最终产品质量。随炉试板亦称工艺检验试板。它是采用与其所代表的零件相同的材料、制造方法、工作环境条件、固化工艺并随零件同炉或罐固化的试样。通过对试样进行各项性能试验来评价零件的加工质量与设计标准的符合性。
超声检测 超声检测技术是应用声波能量的衰减来探测和判定内部缺陷。它有两种检测方法, 即穿透法和脉冲反射法。在超声检测中, 一般采用三种记录与显示方法, 目前一般用C扫描法。C扫描是在记录纸上以平面视图的方式显示缺陷的影响。超声技术一般用于探测疏松、层间夹杂、分层、紧固件孔缺陷等, 并可进行定量评定, 因此, 它的应用较广泛。
具有可设计性。所以, 复合材料结构设计不同于常规的金属结构设计, 而是一种包含了材料设计和结构设计在内的复合性的设计。复合材料制件的材料设计和结构设计是在同时交错进行, 并且在这一过程中, 要进行不同铺层方向层压板的机械性能试验。虽然复合材料结构设计比金属结构设计复杂得多, 但是, 它具有结构优化怜计的性能。因此, 可以采用大量的试验来保证结沟优化设计的实施, 从而为设计人员提供宽广的活动范围, 可以设计出结构效率更高的构件。
复合材料无损检测方法
AU 技术的基本原理为 ,采用压电换能器或激 光照射等手段在材料 (复合材料或各向同性材料) 表 面激发脉冲应力波 ,应力波在内部与材料的微结构 (包括纤维增强层合板中的纤维基体 ,各种内在的或 外部环境作用产生的缺陷和损伤区) 相互作用 ,并经 过界面的多次反射与波型转换后到达置于结构同一 或另一表面的接收传感器 (压电传感器或激光干涉 仪) ,然后对接收到的波形信号进行分析 ,提取一个 能反映材料 (结构) 力学性能 (强度和刚度) 的参量 , 称为应力波因子 。
声2超声 (Acoustic2Ultrasonic ,简称 AU) 技术又 称应力波因子 ( Stress Wave Factor , 简称 SWF) 技 术 。与通常的无损检测方法不同 ,AU 技术主要用 于检测和研究材料中分布的细微缺陷群及其对结构 力学性能 (强度或刚度) 的整体影响 ,属于材料完整 性评估技术[9 ,10 ] 。
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通常通过定期静态浸泡试样，观察实验介质外 观、测定试样外观、巴氏硬度及弯曲强度等来 评定玻璃钢的耐腐蚀性。
试样
表面应平整、均匀、有光泽、目测无气泡和露丝、 尺 寸 为 130mm×130mm× （ 3.2±0.2 ） mm或80mm×15mm×（3.2±0.2）mm， 切割面需用相同的树脂封边。
通用的阻燃方法是向树脂中引入不燃性元素，使 树脂在高温下分解出阻燃性挥发气体，阻止气相 燃烧过程。用四氯或四溴邻苯二甲酸酐取代邻苯 二甲酸酐合成聚脂是取得一定阻燃性能的最简单 的方法。
火焰燃烧区的反应: R• + •OH → CO + CO2 + H2O
CO + •OH → CO2 + H • H • + O2→ • OH + O •
阻燃机理： • OH+HCl → H2O + Cl • Cl • + R-H → HCl + R •
为了衡量制品的耐燃烧性，我们必须对其进行 测试。测试方法有间接火焰法，直接火焰法以 及氧指数法等。通常采用氧指数法。
氧指数是指在规定条件下，试样在 氧氮混合气流中，维持平稳燃烧所 需的最低氧气浓度，以氧所占的体 积百分数的数值表示。
试样
(70—150)mm ×(30±0.5) mm × (6.5±0.5)mm，每组5—10个，表面平整光 滑，无气泡，毛刺等缺陷。
在距点火端50mm处划一直线，然后将试样垂 直装在试样夹上。试样上端距筒顶距离不小于 100mm.
根据经验估计开始试验时的氧气浓度，对于在空 气中迅速燃烧的估计为18%以下；对于在空气中 不着火的估计为25%以上。调节流量阀门使流入 燃烧筒的氧氮混合气体达到需要的浓度，并保证 燃烧筒中气体流动速率为4±1cm/s。
第八章 复合材料稳定性测试技术
8.1耐燃烧性 8.2吸水性 8.3耐化学腐蚀性 8.4老化
8.1耐燃烧性
高分子聚合物是可燃的。随着以高分子聚合物为 基体的复合材料在工农业生产及日常生活中的应 用，着火的机会也在增加。据统计，火灾的死伤 人数仅次于车祸。因此，为了保证生命财产的安 全，有必要采取一些方法改善和提高复合材料的 耐燃烧性。
试样擦净后，在70℃下干燥4h后放入干燥器内 冷却，或在1050C下干燥1h后放入干燥器内冷却。
将合格试样编号后测量尺寸浸入蒸馏水中。试 样相互间及与容器壁均不接触，24h后取出， 用滤纸吸干表面水分后立即称量G1，整个过程 需在1min内完成。试样再在与预处理相同的条 件下干燥后称量得G2 。
吸水质量
（1）羟基上的氢和邻位上羰基上的氧，通过氢键 形成六元螯合环。 （2）吸收紫外光后，光能将螯合环打开，开环需
要消耗能量。氢键越稳定，吸收能量越强。
（3）螯合环重新关闭，将能量以其他方式释放。
材料通过各种途径制备出来以后，必须测试其耐 老化性能，以评估其使用期和贮存期。老化实验 方法分为两类：一类是自然老化实验方法，包括 大气暴露，加速大气暴露，仓库贮存实验方法； 另一类是人工老化实验方法。
让调节好的气体流动30s,以清洗燃烧筒，然后用点 火器点燃试样顶端。确认试样顶部全部着火后，立 即开始计时。
当试样燃烧时间超过3min或火焰前沿超过标线时， 就降低氧气浓度，再取新样试验；相反则提高氧气 浓度，再取新样试验。如此反复直到两者浓度差 ≤0.5%时，即可按前者计算氧指数。
〔 O2 〕 OI = --------------- × 100%.
另一方面，材料本身的不纯性，造成了受破坏 的突破口,结果加速了材料降解。
太阳光中含有不同波长的光。不同波长的光有不 同的能量，当一定波长的光，其能量超过某种共 价键的键能时，就会使之断裂。紫外光足以打断 很多共价键，尤其是对树脂中的O—O 、 C—Br 、 C—Cl 、 C—O键的危害大。
树脂本身的纯洁度是耐光老化的另一重要因素，纯 度 高 的 树 脂 不 会 吸 收 大 于 3000 埃 的 光 （ 紫 外 光 3000-4000埃），因而不易被破坏，而实际上树脂 中都含有杂质，杂质吸收紫外光后即行氧化，形成 羰基，羰基吸收紫外光，并将光能传递到整个分子 键 ，使薄弱的点上发生降解。
为了防止光老化，一般可以向树脂中添加紫外光 吸收剂，也称光稳定剂。这种紫外光吸收剂，对 紫外光有强烈的吸收作用，吸收光能之后，使之 转变为无害于树脂结构的次级能量，如次级辐射 能、振动能等。
大多数紫外光吸收剂的分子中都含有苯，在 苯间有羰基，在羰基邻位上还有羟基。我们以2 羟基—二苯酮为例，叙述一下其吸收紫外光的机 理。
介质按要求配制。 温度为常温、80℃或其他规定温度。 期龄： 常温为1、15、30、90、180、360天。 加温为1、3、7、14、21、28天。
将试样浸在介质中，试样之间以及试样与器壁间 不得接触。试样介质应定期更换，试样中如发现 试样分层，起泡等破坏现象，应终止实验并记录 终止时间。
将达到期龄的试样取出，测试各项性能，并与实 验前的性能相比较。
W=G1-G2
单位面积吸水量 WS=(G1-G2)/S
吸水率
W=（G1-G2)/G2 ×100%
8.3耐化学腐蚀性
复合材料的耐化学腐蚀性是指其在酸、碱、盐以及 有机溶剂等化学介质中的长期工作性能。在生产中， 用间苯二甲酸取代邻苯二甲酸生成树脂是最简单的 合成耐化学树脂的方法。这种酸比邻苯二甲酸有更 好的对称性，使树脂在介质中更稳定。我们通过各 种方法改善了材料的耐化学性能，制出的产品其耐 化学性到底如何，我们必须通过实验才知道。
〔O2〕+ 〔N2〕
8.2吸水性
复合材料吸水后的含水量对其各方面的性能都有 较大的影响。如绝缘性、力学方面等。通过对复 合材料吸水性的测定，我们可以了解水份对上述 性能的影响。从而为生产和使用复合材料提供参 考依据。
试样
尺寸:（50±1）mm×(50±1)mm×原厚 试样表面应平整光滑无缺陷。
8.4老化
复合材料在长期使用中会发生老化现象，其颜色变 黄，且材料发脆以至龟裂,表面失去光泽，物理化 学性能也随之下降。影响老化的因素很多，而且是 交叉作用，机理非常复杂，其主要影响因素有光、 氧、臭氧的作用以及水解降解作用。以下着重分析 光的作用，并提出防老化措施。
光老化的原因来自两方面
一方面，光的能量使树脂共价键发生断裂，从 而破坏材料的结构；