采用安捷伦新型手持式 4300 FTIR 对复合材料热损伤进行无损式评价

前言

在许多行业中，如航空、一般运输、高性能汽车以及体育用品行业，碳或者石墨纤维复合材料正逐渐取代金属结构和部件。与传统金属部件相比，这些材料因其重量轻且强度高而受到青睐。例如，空客 A350 和波音 787 中采用了大约 50% 的复合材料，其中包括机翼和机身部分。军用喷气式战斗机和舰艇也采用了这种材料来帮助提高性能。随着这些关键而复杂的复合材料应用的发展，人们需要一些新的精密分析工具来执行研发、维护及维修工作。

本应用简报讨论了 4300 手持式 FTIR 在现场无损分析飞机复合材料热暴露及损伤方面的优势。

与金属部件不同，复合材料能够被高热不可逆地降解。造成热损伤的原因有多种，如发动机或导弹的排气、电气火灾，或者甚至是雷击。对于严重热损伤，如出现起泡或分层，通常可以通过肉眼观察到。但从长远来看，中等强度的热暴露更为常见，并且可能也是灾难性的。由于部件还没有或只有很少的明显损伤，这种类型的热损伤被称为早期热损伤。

在过去十年里，安捷伦科技公司一直致力于发展和应用傅里叶变换红外光谱 (FTIR)，并将其作为一种先进技术应用于检测复合材料的分子组成，从而为制造和维护工作提供支持。例如，FTIR 光谱分析现已成为一项检测复合材料热损伤的成熟技术。检测结果可用于确定复合材料热过度暴露区域的宽带和深度，为维修工作提供帮助。

现在，安捷伦的科学家和工程师已经研发出了新一代 FTIR 分析仪，可用于检测复合材料与聚合物。最近发布的 4300 手持式 FTIR 是多年来我们将中红外光谱用于复合材料无损检测分析经验的结晶。

结论

我们展示的结果表明 4300 手持式 FTIR 能够有效地测量碳纤维复合材料热暴露过量和热损伤。未打磨的复合材料的漫反射光谱表明氧化羰基吸收带的强度随着暴露温度的升高而增加。打磨后的复合材料的光谱则显示复合材料中聚合物树脂的酮基或酰胺吸收带已消失。

两种配置的 4300（MCT 和 DTGS）在针对热损伤复合材料试样的校正集与验证集的分析中性能相似。MCT 4300 的扫描速度较快，可能更适合于那些需要对较大表面积进行检测的应用，以及那些较为特殊的物体，其所处环境或检测位置对检测人员体力要求较高。

随着人们越来越多地使用复合材料替代金属部件，需要更为精密的诊断工具来检测问题以及确证材料的化学组成。安捷伦 4300 手持式 FTIR 针对这一项任务进行了优化。它能够现场无损地检测复合材料及聚合物产品、物件及部件，帮助用户确定这些材料的质量、性能、损伤及降解程度，从而实时作出决策。