航空航天，鐵路及交通運輸領(lǐng)域

復(fù)合材料表面涂層厚度測量

 

復(fù)合材料在航空航天和交通運輸領(lǐng)域的應(yīng)用具有諸多優(yōu)勢，例如顯著減輕重量（輕量化）、提高強度，以及易于成型為金屬難以實現(xiàn)的復(fù)雜形狀。這類復(fù)合材料包括碳纖維增強塑料（CFRP）、纖維增強塑料（FRP）和玻璃纖維增強塑料（GRP）。

波音787飛機約50%的結(jié)構(gòu)由碳纖維增強復(fù)合材料（CFRP）等復(fù)合材料構(gòu)成，僅約35%的機身采用鋁合金和鈦合金等金屬材料。空客A350的結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料占比同樣達到約50%。這些材料使兩款飛機均具備燃油消耗降低、客艙增壓水平提升等優(yōu)勢，從而為乘客提供更舒適的乘機體驗。

 

圖1 波音787

 

在鐵路應(yīng)用領(lǐng)域，從短途輕軌到高速列車，復(fù)合材料憑借其減重特性、降低車輪與軌道磨損的優(yōu)勢以及卓越的耐腐蝕性，實現(xiàn)了顯著的節(jié)能效果。此外，復(fù)合材料兼具高強度特性，且能輕松塑造成復(fù)雜形狀。許多高速列車動力車采用復(fù)合材料鼻錐，正是因為這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)難以用鋼材或鋁材制造。

高速列車車廂上的復(fù)合外飾件或面板通常至少包含兩到三層結(jié)構(gòu)。底漆層用于平整表面瑕疵，干膜厚度范圍為100至150微米。底漆層或面漆層厚度范圍為50至100微米。防涂鴉層的干膜厚度最低要求為150微米，最高不超過225微米。

涂層厚度測量的意義

對于飛機復(fù)合材料表面的涂層，過厚的漆層會導(dǎo)致額外重量增加，并降低防雷擊系統(tǒng)的效能。在交通運輸應(yīng)用中，對于鐵路機車面漆層不足會削弱涂層的耐候性、抗紫外線能力和抗腐蝕能力，從而縮短防護涂層的使用壽命。

對于公共交通車輛而言，驗證防涂鴉涂層厚度至關(guān)重要。憑借其多層測量能力，PELT超聲波測量儀既能驗證新設(shè)備上的防涂鴉涂層是否符合制造商規(guī)格要求，又能監(jiān)測在役車輛涂層的厚度。

高速鐵路應(yīng)用包括復(fù)合材料鼻錐和前端面、頂板及其他復(fù)合部件的涂層檢測，這些部件無法通過磁感應(yīng)或渦流檢測方法進行測量。

 

圖2 高速鐵路

多涂層超聲測量

BYK-PELT超聲波技術(shù)可為航空航天及交通運輸領(lǐng)域中遇到的幾乎所有基材提供無損分層厚度測量的能力，最多可測量5層。適用基材包括玻璃纖維、碳纖維等復(fù)合材料，以及塑料、鈦、鋼和鋁等金屬材料。PELT涂層厚度測量儀采用高頻換能器技術(shù)與超聲波原理，實現(xiàn)高精度、高分辨率的測量。

 

圖3 復(fù)合基材涂料系統(tǒng)在鐵路系統(tǒng)的應(yīng)用實例

標(biāo)準(zhǔn)與文獻

[1] ASTM E797：手持式超聲脈沖回波接觸法測厚標(biāo)準(zhǔn)實踐