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概述碳素材料的内部缺陷检测

2022.9.02

  碳素材料由于具有化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀及自润滑性、弹性模量低和导电良好等特性,广泛应用于国防科技、军工产品、航空航天和有色冶金等领域。无损检测技术是碳素材料能否有效和扩大应用的关键。与金属材料相比,碳素制品内部结构具有疏松、孔隙较多、晶粒粗大、密度不均和各向异性强等特点,使得反映其本质特征的确定性信息湮没在强动力学噪声中,检测信号的信噪比一般都较低,因而很难有效地将其内部缺陷检测出来。

  国外工业发达国家已将无损检测和质量控制在碳素材料研究与应用方面进行了大量的投入,并取得了积极的结果。一些国家超声波检测碳制品质量结果表明,超声波在碳制品中的传播速度与碳制品气孔大小、材料体积密度和弹性模量密切相关, 并取得了一些有规律的技术参数,将其应用于碳素制品质量检测,取得了可行性结论。但由于超声波在碳制品中的衰减比较复杂,所以对缺陷等的判断还要靠实践经验的总结和积累。还有一些国家采用声发射方法来检测,但声发射法要求碳素制品有外界激励,对非工作状态的碳素制品检测无能为力。据文献报道,美国开始使用X 射线对军用石墨块和碳/碳复合材料检验其内部裂纹和孔洞,经试验得知X 射线对厚度为300 mm 的石墨块的缺陷探测尺寸约为3 mm 。我国碳石墨制品生产厂对产品的X 射线检测研究较少,电碳行业也只有哈尔滨研究所和东新电碳厂作过这方面的探讨。对于大规格碳素制品内部深层隐含缺陷的探测与辨识的研究文献尚未见报道。如何加深对碳素材料内部规律和缺陷特征的认识,合理采用现代化的检测技术,稳定和提高碳制品质量,是一个重要的研究课题。

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