[發明專利]一種復合材料電子束修復與修復進程檢測一體化裝置及方法

在審

• 申請號: 202210007682.3
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114770829A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 占小紅;劉星;卜珩倡;胥穎;王飛云
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C37/00
• 分類號: B29C37/00;G01N23/20;G01N23/203;G01N23/2206
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本發明專利公開了一種復合材料電子束修復與修復進程檢測一體化裝置及方法，涉及復合材料修復領域，達到修復檢測一體化效果。在真空中將電子束作用于復合材料待修復區域，檢測二次電子與背散射電子信號，通過電子信號觀察修復區域形貌；溫度檢測裝置監測修復區域的溫度，避免產生過熱損傷。本發明能夠實時調節修復過程中電子束能量的大小并檢測修復進程，實現修復過程數字化、可視化，縮短修復時間，提高材料修復的效率。

技術領域：

本發明涉及一種復合材料電子束修復與修復進程檢測一體化裝置及方法，屬于復合材料修復領域。

背景技術：

復合材料具有可設計性，擁有質量輕、比強度和比模量大等優點，近年來在航空航天、汽車等領域得到廣泛的應用。復合材料制備而成的部件和設備在使用的過程中，損傷和損壞難以避免。復合材料多采用一體化制造工藝，若復合材料損傷后整體更換，將造成使用成本較高等問題，所以復合材料的修復問題亟待解決。

熱塑性復合材料在溫度相對較高的環境中抗蠕變性較差，所以溫度相對較高的條件下較多的采用熱固性復合材料。在目前復合材料修復領域中，熱固性復合材料損傷后，較多的是通過膠粘劑將補片粘貼在損傷區域的方式進行修補，但是這種方式修復后材料的性能取決于膠粘劑的種類。

發明內容：

針對熱固性復合材料無法通過加熱融化進行修復問題，本發明提出了一種復合材料電子束修復與修復進程檢測一體化裝置及方法，誘導聚合物產生化學鍵達到修復連接的目的。本發明能夠精準的對材料的損傷區域進行修復，同時避免修復時對材料產生過熱損傷，并且通過對修復過程中產生的二次電子及背散射電子的監控與修復區域溫度的檢測，從而實時檢測修復進程并調控修復過程中電子束能量的大小。在保證修復進程的前提下降低能量的消耗，將修復進程可視化，直觀判斷修復進程，縮短修復時間，提高材料修復的效率。

本發明通過下述技術方案實現：

一種電子束修復復合材料的修復檢測裝置，包括計算機控制系統、電子束發射及控制裝置、電子束檢測與反饋系統、溫度檢測與反饋系統、真空系統；

所述計算機控制系統連接電子束控制裝置、顯像管、紅外線測溫裝置、機器人；

電子束控制裝置依據計算機控制系統的指令控制電子束槍發出能量的大??；二次電子檢測裝置與背散射帶電子檢測裝置檢測修復過程中產生的電子信號，并將檢測到的數據經過信號放大器進入顯像管顯示微區形貌；并將圖像數據傳入計算機控制系統；紅外線測溫系統檢測修復區域的溫度，并將溫度數據傳入計算機控制系統。

一種復合材料電子束修復與修復進程檢測一體化裝置及方法的運行方法，包括如下步驟：

步驟一：將待修復材料放置于真空室內，固定在工作臺上，閉合真空室，打開真空泵，將真空室內抽真空；

步驟三：在計算機中輸入電子束初始的能量參數，電子束槍產生高能電子束，電子束作用于材料受損區域，開始對材料損傷部位進行修復；

步驟四：紅外線測溫系統實時測量材料修復區域的溫度，并將測量的溫度信息反饋至計算機控制系統，計算機判斷溫度超出預定溫度區間并可能造成材料熱損傷時，計算機控制電子束槍降低電子束能量，使修復區域溫度下降，并始終保持在設定區間內；

步驟五：二次電子與背散射電子檢測裝置檢測電子信號，將信號經過放大器，整合處理后傳入顯像管中，并將圖像數據傳入計算機；計算機控制系統在屏幕上實時顯示修復區域材料的微區形貌，，通過觀察形貌變化直觀的判斷材料修復進程；

步驟六：重復步驟四、五，直至待修復區域全部修復完成；

步驟七：修復完成后，將修復過程中溫度變化情況與電子束能量變化情況及修復區域微觀形貌存儲在計算機控制系統中，為后續修復提供依據。

本發明對于現有技術，具備以下優點及效果；