[發(fā)明專利]用于非破壞性檢查粘合線和孔隙率的X射線散射方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010433059.5
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN112098445A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·薩法伊
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: G01N23/201
• 分類號: G01N23/201;G01N23/20008
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 張全信

公開了用于非破壞性檢查粘合線的非破壞性檢查方法、系統(tǒng)和裝置，所述粘合線包括存在于復(fù)合基材中和復(fù)合基材中的粘合劑材料層中的粘合線，所述方法、系統(tǒng)和裝置包括小角度X射線散射陣列。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及目標(biāo)結(jié)構(gòu)和基材的亞表面區(qū)域的非破壞性測試和非破壞性檢查的領(lǐng)域。更具體地，本公開涉及使用小角度X射線后向散射技術(shù)來非破壞性檢查夾層的特性的領(lǐng)域，所述特性包括例如復(fù)合材料層的結(jié)合強(qiáng)度。

背景技術(shù)

當(dāng)前，與某些行業(yè)中的粘合復(fù)合材料的檢查有關(guān)的監(jiān)管準(zhǔn)則要求使用破壞測試材料的測試技術(shù)。由于包含復(fù)合零件的大型結(jié)構(gòu)，例如飛機(jī)和其他車輛，必須停運、進(jìn)行破壞性檢查，然后重新加工，才能使飛機(jī)重新投入使用，因此這會產(chǎn)生大量費用。

用于評估基材的非破壞性檢查系統(tǒng)已在工業(yè)中發(fā)現(xiàn)了實用性，例如，在沒有使用大量勞動力或沒有部分或全部破壞組件或基材材料的情況下，可能難以進(jìn)入需要常規(guī)維護(hù)和檢查的各種組件和基材材料。對于要取代目前使用的強(qiáng)制破壞性方法的非破壞性測試方法或系統(tǒng)，非破壞性測試方法必須確保對被檢查物體的表面或亞表面的一致可靠且可重復(fù)的分析至少等于或超過在破壞性測試中進(jìn)行的物理確定。

發(fā)明內(nèi)容

公開了當(dāng)前方面、方法、裝置和系統(tǒng)的各方面，這些方面涉及使用小角度X射線后向散射技術(shù)非破壞性檢查夾層，以精確地確認(rèn)夾層中存在或不存在異常，當(dāng)夾層是粘合劑層時，這些異常會影響最佳粘合。

當(dāng)前方法、系統(tǒng)和裝置的各方面在納米尺度成像上產(chǎn)生精細(xì)的成像，以用于檢查復(fù)合材料粘合劑夾層，等等。當(dāng)根據(jù)當(dāng)前公開的技術(shù)產(chǎn)生的成像未顯示出復(fù)合材料粘合劑夾層內(nèi)的任何異常時，非破壞性檢查確認(rèn)已經(jīng)建立了令人滿意的結(jié)合，從而使被檢查區(qū)域能通過任何強(qiáng)制性結(jié)合強(qiáng)度測試方案，其否則會導(dǎo)致檢查材料的破壞。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了一種用于非破壞性檢查復(fù)合材料的粘合線和粘合線區(qū)域的方法，該方法包括將小角度X射線散射系統(tǒng)定位在復(fù)合材料附近，該復(fù)合材料包括多個復(fù)合層堆疊，所述復(fù)合層堆疊包括多個復(fù)合層。所述復(fù)合層堆疊包括插入在所述復(fù)合層堆疊之間的粘合劑材料層，所述復(fù)合材料還包括設(shè)置在所述粘合劑材料層內(nèi)的粘合線區(qū)域。小角度X射線散射系統(tǒng)包括位于復(fù)合材料第一側(cè)面上的多個小角度X射線散射系統(tǒng)組件，其包括單色X射線管、與X射線管相距預(yù)定距離的第一針孔和第二針孔；第一真空室，其位于針孔和復(fù)合材料第一側(cè)面的附近。多個小角度X射線散射系統(tǒng)組件位于復(fù)合材料第二側(cè)面，包括：位于復(fù)合材料第二側(cè)附近的第二真空室，第二真空室與X射線閃爍器聯(lián)通；與閃爍器聯(lián)通的電荷耦合器件攝像機(jī)，該閃爍器包括閃爍層。目前公開的方法還包括激活小角度X射線散射系統(tǒng)以從單色X射線管發(fā)射X射線束；檢測閃爍層上的散射X射線；并基于撞擊閃爍層的散射的X射線生成成像信號。

根據(jù)其他方面，當(dāng)前公開的方法還包括將在閃爍層上生成的散射X射線的成像信號發(fā)送到計算設(shè)備；將成像信號轉(zhuǎn)換成圖像；及在小角度X射線散射系統(tǒng)輸出上將復(fù)合組件的粘合線區(qū)域顯示為粘合線區(qū)域圖像。

根據(jù)另一方面，公開的方法包括檢測在粘合線區(qū)域中存在或不存在異常。

其他方面公開了在復(fù)合材料的粘合線中非破壞性檢測異常，其中在粘合線區(qū)域中檢測到的異常可以包括小于1nm至約1.0mm或更大的尺寸。