一种制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法与流程

1.本发明涉及复合材料的无损检测，尤其涉及一种制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法。


背景技术：

2.复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。复合材料不仅能保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。
3.因此，先进复合材料因具有轻质、高模量、高强度比等优点而被广泛用于航空航天领域，如：c919客机，其复合材料含量已达15％，对于中俄远程宽体客机，复合材料用量将达到50％以上。但是，复合材料中主要缺陷为分层缺陷，容易在成型过程和使用过程中产生。并且，在使用过程中，分层部位容易形成应力集中，进而引起复合材料结构件失效，所以对复合材料分层缺陷进行定量检测很有必要。
4.目前科技人员采用多种检测方法和设备来检测复合材料的分层损伤，而在这些检测中，对比试块对真实分层缺陷的代表性在很大程度上影响着检测的精度。因此，有必要制造出一种能够模拟复合材料分层缺陷的对比试块，并以此来标定检测设备并由此提供检测设备的精度，从而在后续的针对复合材料的成型和使用过程中获得有关分层缺陷的精确检测结果。可以说，制备模拟复合材料分层缺陷的对比试块能够是检测复合材料结构件分层缺陷的前提条件。
5.然而现有方法制备的对比试块，存在着无法精确模拟多种形貌和不同深度的复合材料分层缺陷、无法真实模拟空气与复合材料之间的界面、或者复合材料中预埋薄膜的声阻抗与材料实际分层中空气声阻抗差值太大造成检测精度较差等问题。


技术实现要素：

6.因此，本发明要解决的技术问题是克服现有技术中存在的对比试块不能准确模拟复合材料构件的分层缺陷、无法模拟真实缺陷与复合材料声阻抗差以及无法模拟不同深度和不同尺寸的分层从而无法精准检测各种分层缺陷的问题，提供一种制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法。通过该方法制备的对比试块能够精确模拟多种形貌和不同深度的复合材料分层缺陷现象，从而实现对复合材料构件分层缺陷的精准检测。
7.具体而言，本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
8.本发明提供了一种制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法，其特点在于，该制备方法包括以下步骤：
9.将预定层数的复合材料预浸料逐层铺设于模具上；
10.将气凝胶材料裁剪成设计的分层缺陷的尺寸及厚度，以形成模拟分层缺陷的气凝胶，其中，气凝胶材料的抗压强度高于所述复合材料预浸料且熔点高于所述复合材料预浸料成型温度；
11.将模拟分层缺陷的气凝胶铺放入复合材料预浸料的层间；
12.将铺放了所述气凝胶的复合材料预浸料固化成型，从而获得内置有所述气凝胶的对比试块。
13.本发明所公开的制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法，不仅能够模拟复合材料的不同形貌和不同深度分层缺陷，从而能够精准控制模拟的分层缺陷的尺寸和位置，得以精准实现多种形貌、不同深度的分层缺陷检测。还能够近似模拟真实分层中空气层与复合材料声阻抗差值，由此减少因为阻抗差值引入的无损检测误差，最终实现相应检测方法的检测能力的有效评判以及复合材料无损检测精度的准确评价。
14.由上述内容可知，根据本发明所公开的制备方法制备的对比试块能够在复合材料研发、制造以及服役阶段定量对比评价复合材料分层缺陷尺寸，从而保证飞机复合材料分层缺陷在容限范围内，进而保障复合材料构件的安全，最终实现飞机的质量安全。
15.根据本发明的一种实施方式，模拟分层缺陷的气凝胶被配置成能够放置在复合材料预浸料的任意层间。通过将气凝胶铺放在任意层的复合材料预浸料上，能够实现不同深度位置的分层缺陷模拟，从而控制模拟的分层缺陷产生的深度位置，以此实现复合材料构件不同深度的分层缺陷的检测。
16.根据本发明的另一种实施方式，气凝胶材料在常温或者热压成型过程中不会与复合材料预浸料发生反应。采用不与复合材料预浸料发生反应的气凝胶材料，能够避免在固化成型过程中气凝胶的尺寸、位置、形状的偏差，从而有效减小模拟的分层缺陷的尺寸和厚度偏差，由此保证模拟分层缺陷与设计分层缺陷的一致性，实现模拟分层缺陷的精准控制。
17.根据本发明的另外一种实施方式，复合材料预浸料为碳纤维或者玻璃纤维增强树脂基复合材料，气凝胶材料为sic、sioc或者si3n4。采用此类隔热型气凝胶材料，能够保证气凝胶的熔点高于复合材料成型温度，从而使得模拟分层缺陷的气凝胶在成型过程中不会融化，并且不会吸附受热融化的复合材料预浸料。
18.根据本发明的另一种实施方式，气凝胶的抗压强度高于复合材料预浸料抗压强度的两倍。通过选择具有高抗压强度特性的气凝胶材料，保证了气凝胶在复合材料成型加压过程中不会因为压力产生变形，从而实现了模拟的分层缺陷的尺寸精准可控。
19.根据本发明的另一种实施方式，气凝胶材料的抗压强度超过3mpa，熔点超过1000℃。
20.根据本发明的另一种实施方式，气凝胶的孔洞的大小被设定为纳米级。采用具有纳米级多孔固态的气凝胶材料，能够保证气凝胶内部空气含量可达99.8％，气凝胶密度和声阻抗值都与空气非常接近，以此能够实现近似模拟复合材料与分层缺陷中空气层阻抗差值。并且，即使将气凝胶剪裁得很薄也能保证气凝胶内部有足够的空气层，可实现真实分层缺陷很薄的特征。
21.根据本发明的另一种实施方式，气凝胶的厚度被设计为不超过1毫米。通过设置气凝胶的厚度为微米级，能够在固化成型后的对比试块的层间形成微米级的空隙，从而实现真实分层缺陷很薄的特征的模拟。
22.根据本发明的另一种实施方式，每层复合材料预浸料的尺寸大小相同。通过设置复合材料预浸料的尺寸大小相同，能够获得规整的固化的对比试块，尽量地减小固化成型过程中可能存在的非设计缺陷，从而避免对于后续形成的对比试块能够模拟的分层缺陷的
形貌和尺寸的影响。
23.根据本发明的另一种实施方式，复合材料预浸料的预定层数根据对比试块的厚度与单层复合材料预浸料的厚度确定。
24.根据本发明的另一种实施方式，通过超声刀将气凝胶材料裁剪成设计的分层缺陷的尺寸及厚度。
25.根据本发明的另一种实施方式，该方法还包括：在气凝胶的下表面涂覆环氧树脂胶以将气凝胶固定于复合材料预浸料层间。通过将气凝胶固定在设计的复合材料预浸料层间，能够保证模拟分层缺陷尺寸位置的精确控制。
26.根据本发明的另一种实施方式，将铺放了气凝胶的复合材料预浸料整体放入热压罐中进行热压固化成型。根据气凝胶的熔点高于复合材料件热压固化的温度，保证了气凝胶在复合材料高温固化过程不会受热变形，也不会吸附于复合材料预浸料或者与复合材料预浸料发生反应，从而能够保证模拟分层缺陷尺寸位置的精确控制。
27.根据本发明的另一种实施方式，该方法进一步包括：将厚度对应于分层缺陷所在位置的多层复合材料预浸料逐层铺设于模具上；在最上面一层复合材料预浸料的上表面上铺放经过裁剪的模拟分层缺陷的气凝胶；将剩余层数的复合材料预浸料铺放于所述气凝胶和最上面一层复合材料预浸料的上表面；以及将铺放了所述气凝胶的复合材料预浸料整体放入热压罐中进行热压固化成型，从而获得对比试块。
28.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
29.根据本发明上述实施方式的制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法所能实现的有益技术效果和优点在于：
30.根据本发明的制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法，通过将具有固体空气之称的气凝胶铺放在复合材料预浸料的预定层间，能够实现复合材料与分层缺陷中空气层阻抗差值的近似模拟，从而减小因为阻抗差值引入的无损检测误差。而且，通过设置气凝胶孔洞为纳米级，使得气凝胶内部始终有足够的空气层，从而制备的对比试块能够实现真实分层缺陷很薄的特征的检测。此外，气凝胶具有可剪裁性，能够预埋在复合材料预浸料的任意层间，由此，能够实现各种形貌尺寸与不同深度位置的分层缺陷模拟，达到模拟的分层缺陷形貌尺寸位置的精准控制。
附图说明
31.图1为根据本发明优选实施方式的制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法的流程图。
32.图2为图1所示制备方法中铺设气凝胶的步骤的示意图。
33.图3为采用图1所示制备方法制备的对比试块的透视立体图。
具体实施方式
34.下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。
35.在以下的具体描述中，位置性的术语，例如“顶面”、“底面”、“上表面”等，参考附图
中描述的位置使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的位置，位置性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
36.复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。复合材料不仅能保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。
37.随着复合材料构件的制造能力不断提升，在航空航天、汽车工业、化工、纺织、机械制造和医疗器械等领域，大量以复合材料为主体的零部件逐渐替代了传统的金属材料，并得到广泛的应用。特别是在航空航天领域，先进复合材料因具有轻质、高模量、高强度比等优点得到广泛的应用，如：c919客机，其复合材料含量已达15％，而对于中俄远程宽体客机，复合材料用量将达到50％以上。
38.但是复合材料也具有一定的缺陷，其中主要缺陷为分层缺陷。复合材料分层缺陷产生的原因有：在成型过程中，内部空气未排空或化学反应产生新气体；在使用过程中，受到冲击力。由此，复合材料结构件的分层部位容易造成应力集中，进而引起复合材料结构件失效，所以对复合材料分层进行定量检测很有必要。
39.目前科技人员采用多种检测方法和设备来检测复合材料的分层损伤，而在这些检测中，对比试块对真实分层缺陷的代表性在很大程度上影响着检测的精度。因此，有必要制造出一种能够模拟复合材料分层缺陷的对比试块，并以此来标定检测设备并由此提供检测设备的精度，从而在后续的针对复合材料的成型和使用过程中获得有关分层缺陷的精确检测结果。可以说，制备能够模拟复合材料分层缺陷的对比试块是检测复合材料结构件分层缺陷的前提条件。
40.目前技术人员在对复合材料分层缺陷进行无损检测时，所用对比试块主要通过以下方法来模拟分层缺陷：
41.(1)通过预埋聚四氟乙烯等声阻抗与树脂近似的薄膜模拟分层缺陷。名称为“用于复合材料工件的制孔边缘分层缺陷分析的试块及方法”的专利文献cn110196287a中公开了一种通过预埋缺陷法来制备对比试块的方法，其通过在复合材料成型阶段加入圆形薄膜预埋缺陷来模拟检测复合材料件的分层。该方法可适用于制作复合材料结构件成型检测环节的对比试块，但是因为复合材料中预埋薄膜的声阻抗与材料实际分层中空气声阻抗差值太大，树脂声阻抗约为3
×
106kg/m2·
s，而空气声阻抗约为：400kg/m2·
s，所以该专利中公开的预埋缺陷法制备的对比试块无法模拟真实分层缺陷与复合材料声阻抗差，并且对比试块中没有出现复合材料和空气交界的界面，因此该种方法制备的对比试块不能代表真实的复合材料中产生的分层缺陷。
42.(2)通过激光冲击的方法将复合材料内部冲击出分层缺陷。名称为“一种制备复合材料层合板预埋分层缺陷的方法”的专利文献cn110369861a中公开了一种通过激光冲击来制备对比试块的方法，其通过对复合材料层合板的两个表面依次进行激光冲击，能够形成一定形貌的分层缺陷，并且能够通过控制表面黑色吸收层的形貌来控制内部分层缺陷尺寸大小。但是通过激光冲击形成的缺陷尺寸精度难以控制，而且可能造成复合材料层的非黑色吸收层产生分层，因此无法有效控制分层缺陷在复合材料中产生的深度位置。
43.(3)通过从复合材料上表面进行机械加工的方法模拟分层缺陷。在名称为“复合材料层压板机加孔边缘脉冲反射法分层缺陷模拟方法”的专利文献cn103529121b中公开了通
过机械加工来制备对比试块的方法，其从复合材料上表面开始向下表面方向挖槽来代表环形分层，模拟分层缺陷。但是，利用机械加工法加工出来的缺陷空气层太厚，而且加工的分层缺陷厚度较大、无法实现真实分层缺陷很薄的特点的模拟。
44.(4)通过提前对预浸料先按照设计的分层尺寸进行局部密封，再进行固化处理、表面处理后，与未处理过的预浸料一体成型来制备对比试块以模拟分层缺陷。在名称为“一种复合材料内部分层缺陷的制备方法”的专利文献cn112248482a中公开了前述制备对比试块模拟分层缺陷的方法，但是先进行固化处理的预浸料与未处理的预浸料之间容易粘接不良，导致对比试块中将产生计划以外的分层，从而最终导致缺陷的实际尺寸偏离设计尺寸。
45.由上述可知，现有方法制备的对比试块，存在着无法精确模拟多种形貌和不同深度的复合材料分层缺陷、无法真实模拟空气与复合材料之间的界面或者复合材料中预埋薄膜的声阻抗与材料实际分层中空气声阻抗差值太大造成检测精度较差等问题，由此无法实现复合材料分层缺陷的检测，更加不能评估复合材料分层缺陷的检测精度。
46.因此，本发明提供了一种新的制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法，通过采用预埋气凝胶的方法模拟复合材料分层缺陷，能够近似模拟复合材料与分层缺陷中空气层阻抗差值，减少因为阻抗差值引入的无损检测误差。此外，还能够将气凝胶裁剪成设计的形貌尺寸，在不同复合材料预浸料层间铺设裁剪后的气凝胶，以此来模拟不同深度和尺寸的分层缺陷，实现模拟分层缺陷的精确控制。进而再将复合材料预浸料整体进行固化成型，由此实现用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的制作。
47.本发明所提供的制备方法不仅能够解决现有方法中存在的问题，还能够精确的控制预埋的气凝胶的形状、尺寸和位置，从而实现多种形貌、不同深度的分层缺陷的精准检测。而且，使用根据本发明的制备方法制作的对比试块不仅能够检测微米级厚度的分层缺陷，还能够实现真实分层的复合材料和空气交界的界面的模拟。因此能够利用根据本发明的制备方法制作的对比试块来标定检测设备，并且能够以此评估检测技术对复合材料分层缺陷的检测的精确性和灵敏度。下面，将结合附图对根据本发明的制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法进行详述。
48.如图1所示，本发明所提供的制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法大致包括以下步骤：
49.s1：铺设复合材料预浸料；
50.s2：选择气凝胶材料；
51.s3：剪裁气凝胶材料；
52.s4：铺放气凝胶；
53.s5：整体固化成型。
54.具体来说，首先将预定层数的复合材料预浸料逐层铺设于模具上，然后选择抗压强度高于复合材料预浸料且熔点高于复合材料预浸料成型温度的气凝胶材料，将气凝胶材料裁剪成设计的分层缺陷的尺寸及厚度，以形成模拟分层缺陷的气凝胶，接着将模拟分层缺陷的气凝胶铺放入设计的复合材料预浸料层间，随后将铺放了气凝胶的复合材料预浸料固化成型，即可获得内置有所述气凝胶的对比试块。
55.其中，复合材料预浸料可以为碳纤维或者玻璃纤维增强树脂基复合材料，其在常温下具有惰性，而且每块复合材料预浸料的尺寸大小相同。用于铺贴复合材料预浸料的模
具的形状尺寸与复合材料预浸料相配合，设计人员能够根据期望的对比试块结构对模具进行相应的形状尺寸设计与加工。优选地，模具可以为具有平整底面的方形框架，能够避免模具对成型固化后的复合材料试样形状和内部结构的影响。更加优选地，将多块形状尺寸相同的复合材料预浸料平铺在模具上。
56.此外，铺设在模具上的复合材料预浸料的预定层数可以根据所需的对比试块的厚度、复合材料预浸料的厚度来确定。优选地，复合材料预浸料的形状尺寸均相同，且每层复合材料预浸料完全重合地铺设在模具上，需要铺设的复合材料预浸料的预定层数为期望的对比试块的厚度与每层复合材料预浸料厚度的比值数值。
57.然后，根据设计方案，选择抗压强度高于所述复合材料预浸料且熔点高于复合材料预浸料成型温度的气凝胶材料。优选地，气凝胶材料为sic、sioc、si3n4等隔热型气凝胶。更加优选地，气凝胶材料在常温或者热压成型过程中不会与复合材料预浸料发生反应。
58.示例性地，气凝胶的抗压强度高于复合材料预浸料抗压强度的两倍。示例性地，气凝胶材料的抗压强度超过3mpa，熔点超过1000℃。所选择的气凝胶材料的高熔点、高抗压强度特性，保证了气凝胶材料在复合材料固化成型过程中不会因为压力产生变形，并且保证了在高温固化条件下也不会受热变形，而且不会吸附受热融化的复合材料预浸料，从而实现模拟的分层缺陷尺寸精准可控。
59.而且，气凝胶是用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料，有“固体空气”之称，其内部空气含量可达99.8％。此外，相较于树脂薄膜树脂的声阻抗3
×
106kg/m2·
s，气凝胶声阻抗值仅为1000kg/m2·
s，与空气400kg/m2·
s非常接近，气凝胶密度约3kg/m3，也与空气密度1.29kg/m3非常接近。
60.因此，气凝胶可以近似模拟复合材料与分层缺陷中空气层阻抗差值。优选地，选择的气凝胶材料的孔洞为纳米级，即使将气凝胶剪裁得很薄也能保证气凝胶内部有足够的空气层，可实现模拟真实分层缺陷空气与复合材料的交界的特征。更加优选地，气凝胶材料的厚度不超过1mm，能够模拟真实分层缺陷很薄的特征。
61.此外，气凝胶材料具有可裁剪性，能够根据设计的分层缺陷的尺寸及厚度，将气凝胶材料裁剪成期望的形状以形成模拟分层缺陷的气凝胶。示例性地，通过超声刀、砂轮切割、精密加工切割等方法将气凝胶材料裁剪成设计的分层缺陷的尺寸及厚度。并且，气凝胶的形状、尺寸以及放置位置决定着检测的分层缺陷的形状、尺寸、深度和位置。示例性地，使用线切割等精密加工设备先精确加工气凝胶材料以获得具有预定尺寸和形状的气凝胶，由此来精确控制检测的分层缺陷的形貌和位置。优选地，气凝胶的厚度与检测的分层缺陷的厚度一致。
62.然后，在铺贴于模具上的多块复合材料预浸料的层间的设定位置处铺贴气凝胶。具体地，如图2所示，可以先铺贴厚度与分层缺陷在所在试块厚度方向的位置相同的多层复合材料预浸料1在模具上，其中复合材料预浸料1的形状尺寸完全相同，并且铺贴位置完全重合。然后以复合材料预浸料1上表面的左下角为零点，通过直尺测量或者划线法找到设定位置，由此找到气凝胶2在复合材料预浸料1上的铺贴位置，将气凝胶2铺贴在该位置。然后再铺贴剩余层数的复合材料预浸料1到复合材料预浸料1和气凝胶2的上表面，实现气凝胶2的完全覆盖，由此实现将气凝胶2铺放在复合材料预浸料1的设计层间。
63.优选地，气凝胶2能够被铺放在复合材料预浸料1的任意层间，以此实现不同深度
位置的分层缺陷模拟。更加优选地，在气凝胶2的下表面涂覆环氧树脂胶，然后再将气凝胶2铺放在复合材料预浸料1的层间，以将气凝胶2固定于复合材料预浸料1的层间，防止模拟的分层缺陷的尺寸形状位置出现偏差。
64.随后，将模具以及其承载的带有气凝胶2的复合材料预浸料1整体一起放入热压罐中进行加热固化。热压罐是一个具有整体加热系统的压力容器，能够为复合材料预浸料1的固化提供必要的压力和热量。同时，气凝胶2具有高熔点和高抗压特性，在复合材料成型加压过程中不会因为热压罐施加的压力或复合材料预浸料1受热融化流动而产生变形，保证了设计尺寸和形状，实现了检测的分层缺陷尺寸和位置的精准控制。
65.接着，从热压罐中取出模具和固化的复合材料件，进行脱模处理获得即获得能够模拟复合材料分层缺陷的对比试块。通过预埋气凝胶模拟分层缺陷的对比试块能够近似模拟真实分层中空气层与复合材料声阻抗差值，由此能够减少因为阻抗差值引入的无损检测误差，从而能够实现复合材料分层缺陷的定量检测，为复合材料分层缺陷无损检测提供更精准的检测评价依据。
66.并且，最终获得的对比试块还能够评价复合材料无损检测精度，在复合材料研发、制造以及服役阶段定量对比评价复合材料分层缺陷尺寸，保证飞机复合材料分层缺陷在容限范围内，进而保障复合材料构件的安全，最终实现飞机的质量安全。
67.本发明的上述具体实施方式的有益技术效果如下：
68.1、使用气凝胶来模拟复合材料分层缺陷来制备对比试块，可近似模拟复合材料与分层缺陷中空气层阻抗差值，由此减少因为阻抗差值引入的无损检测误差。
69.2、选择的气凝胶材料的高熔点、高抗压强度、可剪裁特性，保证了复合材料成型加压过程中不会因为压力产生变形，形状尺寸可任意裁剪，由此能够实现模拟的分层缺陷尺寸的精准控制。
70.3、通过气凝胶孔洞为纳米级，即使将气凝胶剪裁得很薄也能保证气凝胶内部有足够的空气层，可实现模拟真实分层缺陷很薄的特征。
71.4、通过将气凝胶预埋在任意层的预浸料间，能够实现不同深度位置的分层缺陷模拟。
72.5、采用本发明所公开的制备方法制备的对比试块能够在复合材料研发、制造以及服役阶段定量对比评价复合材料分层缺陷尺寸，保证飞机复合材料分层缺陷在容限范围内，进而保障复合材料构件的安全，最终实现飞机的质量安全。
73.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将预定层数的复合材料预浸料逐层铺设于模具上；将气凝胶材料裁剪成设计的分层缺陷的尺寸及厚度，以形成模拟分层缺陷的气凝胶，其中，气凝胶材料的抗压强度高于所述复合材料预浸料且熔点高于所述复合材料预浸料成型温度；将模拟分层缺陷的气凝胶铺放入复合材料预浸料的层间；将铺放了所述气凝胶的复合材料预浸料固化成型，从而获得内置有所述气凝胶的对比试块。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模拟分层缺陷的气凝胶被配置成能够放置在所述复合材料预浸料的任意层间。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气凝胶材料在常温或者热压成型过程中不会与所述复合材料预浸料发生反应。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述复合材料预浸料为碳纤维或者玻璃纤维增强树脂基复合材料，所述气凝胶材料为sic、sioc或者si3n4。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气凝胶的抗压强度高于所述复合材料预浸料抗压强度的两倍。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气凝胶材料的抗压强度超过3mpa，熔点超过1000℃。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气凝胶的孔洞的大小被设定为纳米级。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气凝胶的厚度不超过1mm。9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每层复合材料预浸料的尺寸大小相同。10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合材料预浸料的预定层数根据所述对比试块的设计厚度与单层复合材料预浸料的厚度确定。11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过超声刀将所述气凝胶材料裁剪成所述设计的分层缺陷的尺寸及厚度。12.如权利要求1-11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述气凝胶的下表面涂覆环氧树脂胶以将所述气凝胶固定于所述复合材料预浸料层间。13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将铺放了所述气凝胶的复合材料预浸料整体放入热压罐中进行热压固化成型。14.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将厚度对应于分层缺陷所在位置的多层复合材料预浸料逐层铺设于模具上；在最上面一层复合材料预浸料的上表面上铺放经过裁剪的模拟分层缺陷的气凝胶；将剩余层数的复合材料预浸料铺放于所述气凝胶和最上面一层复合材料预浸料的上表面；以及将铺放了所述气凝胶的复合材料预浸料整体放入热压罐中进行热压固化成型，从而获得所述对比试块。

技术总结
本发明公开了一种制备用于复合材料分层缺陷检测的对比试块的方法。该制备方法的具体步骤包括将预定层数的复合材料预浸料逐层铺设于模具上，选择抗压强度高于复合材料预浸料且熔点高于复合材料预浸料成型温度的气凝胶材料，再将气凝胶材料裁剪成设计的分层缺陷的尺寸及厚度，以形成模拟分层缺陷的气凝胶，接着将模拟分层缺陷的气凝胶铺放入设计的复合材料预浸料层间，最后铺放了所述气凝胶的复合材料预浸料固化成型，从而获得内置有所述气凝胶的对比试块。本发明制备的试样不仅能够近似模拟复合材料与分层缺陷中空气层阻抗差值，并且能够精准实现多种形貌不同深度的分层缺陷模拟和定量检测，从而能够实现复合材料无损检测精度的有效评价。测精度的有效评价。测精度的有效评价。


技术研发人员：张毅萍 苏大帅 孙小峰 吴红 邹昱临
受保护的技术使用者：上海飞机制造有限公司
技术研发日：2022.01.18
技术公布日：2023/7/31