應(yīng)用案例 | 原位CT在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用
復(fù)合材料在航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。原位CT極大地拓展了復(fù)合材料研究的廣度與深度,不僅能夠?qū)?fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入洞察,更能捕捉材料內(nèi)部變化的過程。
01
原位CT技術(shù)
原位CT(In-situ CT),是將常規(guī)的顯微CT系統(tǒng)與多場(chǎng)耦合原位試驗(yàn)?zāi)K集成起來的新型表征手段。
檢測(cè)時(shí),將樣品置于專用原位樣品臺(tái)中,利用X射線斷層掃描技術(shù)對(duì)試樣在溫度場(chǎng)、載荷等原位環(huán)境下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維分析,從而將材料內(nèi)部的損傷演化過程三維可視化。
實(shí)驗(yàn)室原位CT的結(jié)構(gòu)示意圖
02
原位CT技術(shù)在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
2.1 微米級(jí)動(dòng)態(tài)無損表征
原位CT技術(shù)以其出色的微米級(jí)別分辨率,能夠以非破壞性的方式觀察到復(fù)合材料中微裂紋、孔隙分布等微觀特征,更全面地了解復(fù)合材料的組織和性能。
2.2 失效機(jī)理觀察
原位CT技術(shù)能夠觀察到復(fù)合材料在受力過程中的微觀損傷演化過程,包括纖維-基體界面的脫黏、纖維斷裂和拔出、纖維沿平面斷裂等微觀和宏觀層面的變化。
碳纖維的三維結(jié)構(gòu)CT掃描結(jié)果
2.3 量化統(tǒng)計(jì)與分析
基于原位CT的檢測(cè)結(jié)果,可以獲取局部和全局的纖維取向、纖維濃度、偏離預(yù)定義參考取向、分布等關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)參數(shù),從而量化評(píng)估復(fù)合材料內(nèi)部損傷的程度。
碳纖維內(nèi)部量化分析
2.4 模擬服役工況
原位CT能夠模擬2000℃高溫、20kN載荷、拉伸、壓縮、剪切等各種熱力耦合服役工況,幫助研究人員更好地了解復(fù)合材料在不同服役工況下的性能表現(xiàn)。
微曠科技高性能顯微CT XLAB-2000
03
前沿研究成果
近年來,原位CT技術(shù)憑借其具有非破壞性、能夠動(dòng)態(tài)記錄失效過程等優(yōu)勢(shì)逐漸受到復(fù)合材料研究領(lǐng)域的青睞。
江蘭馨等采用了來自微曠科技的高性能X射線顯微CT XLAB-2000和原位裝置對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)和C/GFRP兩種試樣在拉伸過程中的不同點(diǎn)進(jìn)行了原位μCT掃描,研究了孔隙率、空隙分布和損傷演化速率[1]。
Watanabe等使用同步輻射X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描對(duì)碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的裂紋萌生和擴(kuò)展進(jìn)行了原位觀察[2]。
03
關(guān)于微曠原位CT
微曠科技自研生產(chǎn)的高性能顯微CT和多功能原位裝置能夠模擬高溫拉伸、壓縮、剪切、燒結(jié)、腐蝕多種復(fù)雜工況,可實(shí)現(xiàn)高溫2000℃、低溫-100℃、載荷8.5t、燒結(jié)溫度 1300℃等環(huán)境。為復(fù)合材料的研究提供高靈活性、高質(zhì)量的解決方案。
案例展示:
(以下案例由微曠科技高性能CT中心檢測(cè))
碳纖維的三維結(jié)構(gòu)CT掃描結(jié)果
碳纖維內(nèi)部缺陷提取
測(cè)試業(yè)務(wù)
領(lǐng)拓儀器作為微曠科技的代理商,可以提供從小型桌面CT到大型工業(yè)CT,從微米級(jí)到納米級(jí)超高分辨率的顯微原位CT。如有需要,可添加客服溝通。
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