复合材料在航空航天等领域具有广泛的应用前景。原位CT极大地拓展了复合材料研究的广度与深度,不仅能够对复合材料的微观结构进行深入洞察,更能捕捉材料内部变化的过程。
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原位CT技术
原位CT(In-situ CT),是将常规的显微CT系统与多场耦合原位试验模块集成起来的新型表征手段。
检测时,将样品置于专用原位样品台中,利用X射线断层扫描技术对试样在温度场、载荷等原位环境下的内部结构进行三维分析,从而将材料内部的损伤演化过程三维可视化。
![图片](https://img54.chem17.com/9/20240516/638514716255423962181.jpg)
实验室原位CT的结构示意图
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原位CT技术在复合材料领域的应用优势
2.1 微米级动态无损表征
原位CT技术以其出色的微米级别分辨率,能够以非破坏性的方式观察到复合材料中微裂纹、孔隙分布等微观特征,更全面地了解复合材料的组织和性能。
![图片](https://img54.chem17.com/9/20240516/638514716257142750748.jpg)
2.2 失效机理观察
原位CT技术能够观察到复合材料在受力过程中的微观损伤演化过程,包括纤维-基体界面的脱黏、纤维断裂和拔出、纤维沿平面断裂等微观和宏观层面的变化。
![图片](https://img54.chem17.com/9/20240516/638514716258392467861.jpg)
碳纤维的三维结构CT扫描结果
2.3 量化统计与分析
基于原位CT的检测结果,可以获取局部和全局的纤维取向、纤维浓度、偏离预定义参考取向、分布等关键统计参数,从而量化评估复合材料内部损伤的程度。
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![图片](https://img46.chem17.com/9/20240516/638514716261979144539.jpg)
碳纤维内部量化分析
2.4 模拟服役工况
原位CT能够模拟2000℃高温、20kN载荷、拉伸、压缩、剪切等各种热力耦合服役工况,帮助研究人员更好地了解复合材料在不同服役工况下的性能表现。
![图片](https://img46.chem17.com/9/20240516/638514716263073138239.jpg)
微旷科技高性能显微CT XLAB-2000
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前沿研究成果
近年来,原位CT技术凭借其具有非破坏性、能够动态记录失效过程等优势逐渐受到复合材料研究领域的青睐。
江兰馨等采用了来自微旷科技的高性能X射线显微CT XLAB-2000和原位装置对实验室制备的碳纤维增强复合材料(CFRP)和C/GFRP两种试样在拉伸过程中的不同点进行了原位μCT扫描,研究了孔隙率、空隙分布和损伤演化速率[1]。
Watanabe等使用同步辐射X射线计算机断层扫描对碳纤维/环氧树脂复合材料的裂纹萌生和扩展进行了原位观察[2]。
03
关于微旷原位CT
微旷科技自研生产的高性能显微CT和多功能原位装置能够模拟高温拉伸、压缩、剪切、烧结、腐蚀多种复杂工况,可实现高温2000℃、低温-100℃、载荷8.5t、烧结温度 1300℃等环境。为复合材料的研究提供高灵活性、高质量的解决方案。
案例展示:
(以下案例由微旷科技高性能CT中心检测)
![图片](https://img58.chem17.com/9/20240516/638514716271714800740.jpg)
![图片](https://img58.chem17.com/9/20240516/638514716274683480524.jpg)
碳纤维的三维结构CT扫描结果
![图片](https://img58.chem17.com/9/20240516/638514716276089785725.jpg)
![图片](https://img58.chem17.com/9/20240516/638514716276871166401.jpg)
碳纤维内部缺陷提取
测试业务
![图片](https://img58.chem17.com/9/20240516/638514716277808426404.png)
领拓仪器作为微旷科技的代理商,可以提供从小型桌面CT到大型工业CT,从微米级到纳米级超高分辨率的显微原位CT。如有需要,可添加客服沟通。
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