CSTM-无损检测 莫来石纤维复合材料胶接界面 太赫兹时域光谱检测方法编制说明

《无损检测莫来石纤维复合材料胶接界面太赫兹时域光谱检测方法》团体标准编制说明一、工作简况1.任务来源本标准经中国材料与试验团体标准委员会（以下简称：CSTM标准委员会）无损检测技术及设备领域委员会审查，CSTM标准委员会批准《无损检测莫来石纤维复合材料胶接界面太赫兹时域光谱检测方法》立项，标准项目归口管理委员会为CSTM/FC94无损检测技术及设备领域委员会，标准计划编号为CSTMLX940000433-2020，由长春理工大学牵头承担《无损检测莫来石纤维复合材料胶接界面太赫兹时域光谱检测方法》团体标准的制定工作。2.标准制定的背景和目的莫来石纤维复合材料是空天飞行器热防护系统中一种重要的、大面积使用的热防护材料，采用固化硅胶与机体粘接装配。在航天飞机服役过程中，莫来石纤维复合材料防热结构的装配粘接质量的检测决定着航天飞机等飞行器的飞行安全。太赫兹（THz）无损检测技术作为一种新兴的无损检测技术，其采用非接触测量方式，无需使用耦合剂，为莫来石纤维复合材料胶接界面无损检测提供了新思路，可进一步奠定高超声速飞行器和可重复使用飞行器在极端环境下安全服役的基石。3.工作主要过程按照中国材料与试验团体标准委员会标准制修订程序的要求，《无损检测莫来石纤维复合材料胶接界面太赫兹时域光谱检测方法》团体标准的编制完成了以下工作：（1）起草阶段：CSTM/FC94无损检测技术及设备领域委员会成立之后，积极开展各项标准制定工作，为保证后续标准的规范性，针对《无损检测莫来石纤维复合材料胶接界面太赫兹时域光谱检测方法》组建成立了标准起草工作组，确定了标准编写原则和分工，提出标准编制进度安排。2020.06完善太赫兹无损检测原理和术语及定义；2020.07完善检测要求以及检测设备和器材；2020.08完善检测准备内容，并制定检测工艺规程；2020.09组织太赫兹检测工艺规程讨论会；2020.10建立胶接界面太赫兹时域波形标准数据库；2020.11根据标准波形数据确定缺陷成像评定方法和厚度均匀性分析方法；2020.12完善检测报告内容，组织标准终稿讨论会，并完善标准终稿内容。（2）征求意见阶段：经讨论，刚性隔热瓦是莫来石纤维材料，因此更有针对性的将团体标准项目名称修改为《无损检测莫来石纤维复合材料胶接界面太赫兹时域光谱检测方法》。并且在标准正文中，将刚性隔热瓦名词修改为莫来石纤维复合材料。4.主要参加单位及工作组成员主要参加单位包括：长春理工大学、中航工业成都飞机设计研究所、航空工业成都飞机工业（集团）有限责任公司、中国航天科技集团有限公司第一研究院、中国航天科工集团第三研究院。工作组成员包括：李丽娟、任姣姣、张丹丹、顾健、乔晓利、张庆茂、秦龙刚、王悦、屈强、马寅魏、张祥林。二、标准化对象简要情况及制修订标准的原则1.标准化对象简要情况本标准为旨在规范本领域内各标准的制修订和发布。2.制修订标准的原则（1）制修订标准的依据或理由依据中国材料与试验团体标准制修订管理细则、中关村材料试验联盟团体标准管理办法（试行）制定本标准，规范本领域内各标准的制修订和发布。（2）制修订标准的原则本标准编制遵循经济社会发展需求原则、技术先进和经济合理原则、适应贸易全球化需求原则、维护公众利益原则、协商一致原则、广泛参与和公开透明原则。本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》进行编写。三、采用国际标准和国外先进标准的情况在莫来石纤维复合材料粘接质量检测方面缺乏有效的检测手段，国内外尚无独立成熟的针对莫来石纤维复合材料的太赫兹无损检测标准。四、标准主要内容本标准主要包括：太赫兹无损检测原理、检测要求、检测设备和器材、莫来石纤维复合材料检测工艺规程及数据处理与缺陷评定。五、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预期的经济效果等在莫来石纤维复合材料胶接界面I中四边预置四处脱粘缺陷，采用本标准中太赫兹无损检测方法对其进行检测，缺陷成像结果如图1所示，并用矩形框标记脱粘缺陷面积，单位mm²。图1莫来石纤维复合材料胶接界面脱粘缺陷成像结果对莫来石纤维复合材料胶接界面综合厚度进行分析，得到其综合厚度的均匀性分布云图，如图2所示。图2胶接界面综合厚度均匀性分布云图获得胶接界面均匀性量化指标，分别为厚度最大值40.4，最小值24.6，平均值30.0654，标准差为1.7447。选取图中某一点，获得所对应的行列的飞行时间差值，如图3所示，得到该行/列的厚度分布偏离均值的大小。图3胶接界面量化曲线图目前国际和国内，针对太赫兹无损检测尚无成熟的标准做依据，也没有系统的无损检测技术方法做支撑，本标准的技术前沿性不言而喻。太赫兹波不同于其它波段的电磁波，具有穿透性、指纹谱性和低能性等特点，太赫兹无损检测技术具有检测精度高、环境适应性强、单面检测和检测信息完整等优势。随着国内航空航天事业的发展，尤其是神舟系列飞船的成功发射，表现出我国在航空航天材料方面取得的巨大进步。莫来石纤维复合材料作为航空航天领域中最广泛应用的防热材料，其装配粘接质量的检测可为航天飞机等飞行器的飞行安全提供极大的保障。太赫兹无损检测方法以其独特的技术优势，在航空航天无损检测领域中市场需求广泛，莫来石纤维复合材料太赫兹无损检测规范同样有着强劲的应用前景。并且，通过本标准的实施，可以带动太赫兹无损检测的产业化发展，其社会效益和经济效益显著。六、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系无。七、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据该标准的编制过程中，无重大分歧意见。八、标准水平建议，预期的社会经济效果。本标准作为国内首批太赫兹无损检测标准，符合无损检测数字化、图像化、智能化、绿色化发展趋势。太赫兹无损检测技术为莫来石纤维复合材料的无损检测工作提供了新思路和解决方案。通过本标准的实施，可规范莫来石纤维复合材料太赫兹无损检测工作，为检测人员提供指导和支撑。向实现太赫兹时域光谱无损检测的智能化、工程化、标准化迈进一步，对于推动太赫兹无损检测技术从理论研究阶段转化为工程实际应用阶段具有重要的实用价值，使太赫兹无损检测向检测-评估-预测方向不断进步。本标准可以在航空航天领域中广泛推广，进一步保障飞行器的粘接质量，提高武器装备检测技术水平和产品质量，保障国家重大型号项目顺利实施，为飞行器的服役安全提供基石，服务于国家战略需求，具有良好的社会影响力和经济发展潜力。九、贯彻标准的要求和措施建议建议尽快批准、实施和贯彻本标准。十、废止有关标准的建议无。十一、标准涉及专利情况说明本标准主要涉及以下专利：（1）某粘接层均匀性太赫兹时域光谱检测方法，ZL201418003424.4。（已授权），主要发明内容为针对莫来石纤维复合材料粘接层采用太赫兹时域光谱无损检测技术进行均匀性分析。（2）某脱粘缺陷太赫兹时域光谱神经网络识别方法，ZL201618005090.3。（已授权）主要发明内容为针对莫来石纤维复合材料粘接层脱粘缺陷的太赫兹时域光谱无损检测结果，采用神经网络智能识别方法进行缺陷判别。（3）基于菲涅尔矩阵THz波传播