激光红外热成像技术在材料缺陷检测中的研究和应用现状

在工业生产过程中,及时发现材料服役过程中产生的缺陷至关重要.相较于涡流、渗透等传统检测手段和超声、闪灯等激励的主动红外检测技术,激光红外热成像技术不仅具有无需接触、无污染、检测效率高、可在线检测等优点,还具有能量密度高及可对微小区域输入高强度能量的特有优势,可以远距离检测材料的微小缺陷.然而,由于利用激光的主动激励进行缺陷检测,需要热量在材料表面或近表面堆积,并被热像仪捕捉后经处理成像.因此,对于低发射率、低吸收率的材料,激光红外热成像技术效果往往不尽人意.同时,对于材料缺陷特征的表征是研究的热点与难点,特别是针对难以表征的深度特征,研究者往往通过图像处理、工艺方法进行缺陷特征的定量识别与定性表征.此外,对于金属材料的研究比较深入,特别是金属材料表面裂纹的检测,因此对表面裂纹缺陷特征的表征比较完善.而对复合材料以及陶瓷材料等其他材料缺陷检测的研究,近年来才逐渐增多,对复合材料分层、粘脱等缺陷的表征仍有不足,需要提出新的特征参数来完善.近年来,激光红外热成像检测材料缺陷的研究成果突增,检测对象逐渐扩宽,不再局限于金属材料,对复合材料、陶瓷材料以及半导体等材料缺陷的研究不断增多.对缺陷的表征,也从定性识别转变到定量表征.本文综述了激光点、线、面激励方式下的激光红外热成像技术,阐述了激光红外热成像的检测原理,介绍了该技术对金属材料、复合材料、陶瓷材料以及其他类型材料缺陷检测的研究现状及应用,并总结了该技术的进一步发展方向.