《航空无损检测概论》共8章，介绍了无损检测的定义、无损检测的目的及应用特点、无损检测方法的应用现状和未来发展趋势等相关基础知识，航空材料的分类、航空构件的主要制造工艺及缺陷类型等专业知识，液体渗透检测、磁粉检测、射线检测、超声检测、涡流检测的应用现状和发展趋势，并对当前广泛应用及发展之中的其他无损检测技术，如工业CT检测、红外热像检测、激光错位散斑检测、相控阵超声检测、太赫兹检测、空气耦合超声检测等进行了系统介绍。

目录
第1章 无损检测概述 1
1.1 无损检测的定义 1
1.2 无损检测的目的、应用特点及作用 1
1.2.1 无损检测的目的 1
1.2.2 无损检测的应用特点 1
1.2.3 无损检测的作用 3
1.3 常用无损检测方法及适用范围 3
1.3.1 常用无损检测方法简介 3
1.3.2 金属材料无损检测方法的选择 5
1.3.3 复合材料无损检测方法的选择 7
1.4 无损检测人员及实验室的资格认证 8
1.4.1 无损检测人员技术资格认证 8
1.4.2 实验室的检测资格认证 9
1.5 无损检测的应用现状及未来发展趋势分析 10
习题 11
第2章 航空材料和构件的缺陷 14
2.1 航空材料及其发展历程 14
2.1.1 航空材料的特点 14
2.1.2 常用航空材料 15
2.1.3 航空材料的发展历史 16
2.2 航空材料分类 17
2.2.1 钢铁材料与非钢铁材料 17
2.2.2 高分子材料 26
2.2.3 陶瓷材料 28
2.2.4 复合材料 29
2.2.5 新型材料 32
2.3 航空构件的主要制造工艺 35
2.4 航空构件中的缺陷 38
2.4.1 金属铸件缺陷 39
2.4.2 金属塑性加工缺陷 41
2.4.3 金属焊接缺陷 43
2.4.4 粉末冶金缺陷 44
2.4.5 增材制造缺陷 44
2.4.6 金属热处理工艺缺陷 47
2.4.7 树脂基复合材料缺陷 47
2.5 航空材料和构件中缺陷与强度的关系 48
习题 48
第3章 渗透检测 50
3.1 渗透检测概述 50
3.2 渗透检测技术 51
3.2.1 液体渗透检测的原理 51
3.2.2 液体渗透检测的方法 52
3.2.3 渗透检测工艺 54
3.3 渗透检测材料和设备 63
3.3.1 渗透剂、去除剂和显像剂 63
3.3.2 检测设备 66
3.3.3 光学器材 69
3.3.4 标准试块 70
3.4 渗透检测技术应用 73
3.4.1 高温合金制件渗透检测 73
3.4.2 钛合金制件渗透检测 75
3.4.3 铝合金制件渗透检测 76
3.4.4 带涂镀层制件渗透检测 76
3.4.5 其他检测 77
3.5 渗透检测技术的应用现状及未来发展趋势 78
习题 79
第4章 磁粉检测 81
4.1 磁粉检测技术 81
4.1.1 磁粉检测的原理 81
4.1.2 磁粉检测的方法 82
4.1.3 磁粉检测的工艺 84
4.1.4 影响磁粉检测灵敏度的主要因素 94
4.2 磁粉检测材料与设备 96
4.2.1 磁粉 96
4.2.2 载液 99
4.2.3 磁悬液 100
4.2.4 反差增强剂 101
4.2.5 标准试片与标准试块 102
4.2.6 磁粉检测设备 105
4.3 磁粉检测技术应用 107
4.3.1 超高强度钢磁粉检测 107
4.3.2 沉淀硬化不锈钢磁粉检测 107
4.3.3 其他磁粉检测 109
4.4 磁粉检测技术的应用现状及未来发展趋势 110
习题 111
第5章 射线检测 113
5.1 射线检测概述 113
5.2 射线检测技术原理 114
5.2.1 射线源及其特性 114
5.2.2 射线的产生及其性质 115
5.2.3 射线检测原理 120
5.2.4 射线检测工艺 120
5.3 射线检测设备 133
5.3.1 X射线检测设备 133
5.3.2 γ射线检测设备 139
5.3.3 中子射线检测设备 140
5.3.4 射线照相辅助设备和器材 141
5.4 射线检测技术应用 144
5.4.1 铸件的X射线检测 144
5.4.2 焊接件的X射线检测 146
5.4.3 复合材料制件的X射线检测 147
5.5 评片常见缺陷的影响特征 148
5.6 射线检测技术的应用现状及未来发展趋势 149
习题 151
第6章 超声检测 153
6.1 超声检测概述 153
6.1.1 超声检测的特点 153
6.1.2 超声检测的适用范围 154
6.2 超声检测技术原理 154
6.2.1 振动和波 154
6.2.2 超声波的波形 155
6.2.3 声速 157
6.2.4 超声波垂直入射时的反射与透射 157
6.2.5 超声波倾斜入射时的反射与折射 160
6.2.6 超声场 161
6.2.7 分贝 163
6.2.8 超声波的衰减 163
6.3 设备器材 166
6.3.1 仪器 166
6.3.2 探头 167
6.3.3 试块 171
6.3.4 仪器和探头的性能 176
6.4 超声检测技术应用 177
6.4.1 铸件的超声检测 177
6.4.2 锻件的超声检测 179
6.4.3 金属板材的超声检测 182
6.4.4 复合钢板的超声检测 185
6.4.5 金属管材的超声检测 187
6.4.6 树脂基复合材料的超声检测 190
6.5 超声检测技术的应用现状及未来发展趋势 191
习题 192
第7章 涡流检测 194
7.1 涡流检测概述 194
7.1.1 涡流检测的特点 194
7.1.2 涡流检测的应用范围 195
7.2 涡流检测的物理基础 195
7.2.1 基础知识 195
7.2.2 涡流检测基本原理 200
7.3 涡流检测设备器材 201
7.3.1 涡流检测仪器 201
7.3.2 涡流检测探头 205
7.3.3 涡流检测辅助装置 211
7.3.4 涡流检测标准样品 213
7.4 涡流检测技术应用 214
7.4.1 缺陷检测 214
7.4.2 材质检验 216
7.4.3 膜层厚度测量 216
7.4.4 涡流检测航空典型应用 217
7.5 电磁检测技术的应用现状和未来发展趋势 223
习题 224
第8章 其他无损检测技术 226
8.1 工业CT检测 226
8.2 红外热像检测 228
8.3 激光错位散斑检测 232
8.4 相控阵超声检测 234
8.5 太赫兹检测 239
8.6 空气耦合超声检测 241
习题 246
参考文献 248

第1章无损检测概述
　　1.1无损检测的定义
　　现代无损检测的定义：研发和应用各种技术方法，以不损害被检对象未来用途和功能的方式，为探测、定位、测量和评价缺陷，评估完整性、性能和组成，测量几何特征，而对材料和零部件所进行的检测。
　　在无损检测技术发展过程中出现过三个名称，即无损探伤（nondestructive inspection）、无损检测（nondestructive testing）和无损评价（nondestructive evaluation）。一般认为，这三个名称体现了无损检测技术发展的三个阶段。其中，无损探伤是早期阶段的名称，其含义是探测和发现缺陷；无损检测是当前阶段的名称，其内涵不仅仅是探测缺陷，还包括探测试件的一些其他信息，如结构、性质、状态等，并试图通过测试，掌握更多的信息；无损评价则是未来新的发展阶段。无损评价涵盖了更广泛、更深刻的内容，它要求获取更全面、更准确、更综合的信息，如有关缺陷的形状、尺寸、位置、取向、内含物，缺陷部位的组织、残余应力、涂层厚度等信息。它会结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析和处理等技术，对试件或产品的质量和性能给出全面、准确的评价。可以说，无损检测与评价技术的发展程度标志着一个国家的现代化工业水平。
　　1.2无损检测的目的、应用特点及作用
　　1.2.1无损检测的目的
　　无损检测作为一项工业技术，从应用角度来说，实施无损检测主要有三种形式。一是用于生产过程的质量控制。例如，在产品制造初期的原材料或半成品阶段，通过无损检测及时发现不合格产品，减少返工、降低废品率，从而降低制造成本。二是用于成品的质量检验，即用于出厂前的成品检验和用户的验收检验。它主要是检验产品是否达到设计性能，是否能安全使用。三是在产品使用过程中的监测，即维护检验。它是用户在使用产品或设备的过程中，通过经常或定期进行检测或监测，及时发现由于使用过程中产生的材料劣化、腐蚀和疲劳而出现的危险性缺陷，保障使用安全。维护检验有时也称为在役检测，它可以做到“防患于未然”，对消除灾害性事故起着重要作用。
　　在工业生产中，从原材料到成品制造，乃至使用的各个环节，始终离不开无损检测，它不但可以保证产品质量，而且能提高经济效益，在改进产品设计与制造工艺方面起着重要作用。无损检测的主要目的就是用于保证产品质量、保障使用安全、改进制造工艺和设计方案、降低生产成本等。
　　1.2.2无损检测的应用特点必须注意，盲目地应用无损检测，并不能达到上述目的。因此，必须研究何时进行适当的无损检测，选择*适当的检测方法，应用正确的检测技术。这些都是在无损检测时不可或缺的原则。应用无损检测时，应掌握以下几方面的要素。
　　1.无损检测要与破坏性检测相配合
　　如前所述，无损检测是在不损伤和破坏材料、机器与结构物的情况下，对它们的化学性质、力学性能以及内部结构等进行评价的一种检测方法。为了评价它们的性质，必须事先对同样条件的试样进行无损检测，随后进行破坏性检测，得出这两个检测结果之间的关系，即把无损检测与破坏性检测所得到的结果进行对比，从而得知评价无损检测所得结果的方法。
　　同时，虽然无损检测的检查率可以达到100%，但并不是所有需要测试的项目都能进行无损检测，无损检测技术也具有局限性。这种局限性可能来自方法本身，也可能来自被测试对象的形状、位置等客观条件的不允许，因此目前无损检测还不能代替破坏性检测。也就是说，对于一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性检测的结果结合起来加以考虑，才能做出准确的评定。例如，为判断液化石油气钢瓶的适用性，除完成无损检测外，还要进行爆破试验；对于锅炉管子焊缝，有时要切取试样做金相和断口检验。
　　2.正确选择无损检测的实施时间
　　无损检测的实施时间必须是评定质量*适当的时间。在制造过程中，如果某道工序将对材料或焊缝质量产生影响，那么在这道工序之前做出的质量评定就会与之后的评定不一致。另外，纵然没有增加特别的工序，但由于时效变化，材料和焊缝的质量也可能发生变化，所以必须待充分变化后再对其进行检测评定。
　　例如，锻件的超声波探伤，一般要安排在锻造和粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等*终机械加工前进行。这是因为此时扫查面较平整，耦合较好，且可能干扰探伤的孔、槽、台还未加工出来，若发现质量问题，处理起来较容易，损失也较小。又如，要检查高强度钢焊缝有无延迟裂纹，无损检测就应安排在焊接完成24h以后进行。当考虑到热处理所引起的质量变化时，无疑要在热处理之前和之后分别做无损检测。但是，在热处理之前用无损检测做质量评定是对原材料制造工艺的检查，以及对焊缝焊接工艺的检查；而在热处理之后进行检测，无论什么情况，都是对热处理工艺操作的检查。因此，质量评定的对象是随质量评定时间的不同而不同的，另外有时还要采用不同的检测方法，所以必须明确规定在什么时间、用什么检测方法来进行检测。以上示例充分说明，根据无损检测的目的来正确选择无损检测实施的时机是非常重要的。
　　3.正确选用合理的无损检测方法和检测规范
　　每种无损检测方法均具有局限性，不可能适用于所有工件和所有缺陷。为了提高检测结果的可靠性，必须在检测前正确选定*适宜的无损检测方法。“适宜”不是片面追求*高的检测灵敏度，而是在保证充分安全性的同时兼顾产品的经济性，这样选择的检测方法才是正确、合理的。在选择中，既要考虑被检物的材质、结构、形状、尺寸，又要预计可能产生什么种类、什么形状的缺陷，在什么部位、什么方向产生，结合以上种种情况综合考虑无损检测方法各自的特点，*终做出选择。例如，钢板的分层缺陷因其延伸方向与板平行，故不适合选用射线检测，而应选择超声检测。如果检测工件表面细小的裂纹，就不应该选择射线和超声检测，而应选择磁粉和渗透检测。
　　另外，要学会综合应用各种无损检测方法。在无损检测应用中，必须认识到任何一种无损检测方法都不是万能的，每种无损检测方法都有优缺点。因此，在无损检测的应用中，如果条件允许，不要只采用一种无损检测方法，而应尽可能地同时采用几种方法，以便保证各种检测方法取长补短，从而获得更多的信息。同时，还应利用无损检测以外的其他检测所得的信息，运用有关材料、焊接、加工工艺的知识及产品结构的知识，综合起来进行判断。例如，超声检测对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准，而射线检测的优点是对缺陷定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果既可靠又准确。
　　4.正确对待无损检测结果的可靠性
　　无损检测是把一定的物理能量加到被检物上，再使用特定的检测装置来检测这种物理能量的穿透、吸收、散射、反射、泄漏、渗透等现象的变化，以检查被检物有没有异常。因此，能不能把这种异常情况检查出来，与被检物的材质、组织成分、形状、表面状态，所采用的物理能量的性质，以及被检物异常部分的状态、形状、大小、方向性和检测装置的特性等有很大的关系。一般来说，不管采用哪一种检测方法，要完全检查出异常部分是不可能的。也就是说，即使经过无损检测，得到了没有缺陷的信息，也不应该认为一定没有缺陷。由于检测方法和异常部分的特性相匹配，因此有时检测灵敏度可以达到很高，而有时检测误差会很大。这是无损检测在进行质量评定或者寿命评定中极为重要的问题。
　　1.2.3无损检测的作用
　　无损检测技术是工业发展和社会发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业和社会发展水平，并与国家的经济发展态势密切相关，无损检测的技术水平体现了一个国家的国民经济发展的水平，其重要性已得到世界公认。无损检测的应用涵盖产品或设备的制造、安装、使用、维修和报废的全生命周期，已经遍及我国经济建设和人民日常生活的方方面面，尤其在机械、石油、化工、电力、航空、航天、交通、冶金、水利、建筑、兵器、造船、汽车、核工业、铁路和海洋工程等领域得到十分广泛的应用，其对象大到飞机、火箭、舰船、桥梁、电站和大型石化装置等，小到液化石油气钢瓶等日常生活用品，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
　　随着我国经济的高速发展，重大工程和大型基础设施设备的建设日新月异，大大促进了我国经济发展和人民生活水平的提高，但同时存在巨大的公共安全隐患，一旦发生事故，后果极为严重。锅炉、压力容器、压力管道、大型油罐、飞机、火车、舰船、汽车、桥梁、大坝、楼房等设备和建筑物在投入使用后由于受到疲劳载荷和环境腐蚀等因素的影响，会产生裂纹萌生和扩展及壁厚减薄等危险性缺陷，如不及时进行检测和修复，*终会导致承压设备爆炸、交通工具失事、建筑物垮塌等灾难性事故发生，从而造成人民生命财产的巨大损失和对环境的巨大破坏。无损检测作为重要的安全保障技术，已成为为我国国民经济保驾护航的重要手段。
　　1.3常用无损检测方法及适用范围
　　1.3.1常用无损检测方法简介
　　如前所述，无损检测的理论基础是材料的物理性质（如电学、磁学、声学性质等）因缺陷的存在而发生变化。按国家标准《无损检测应用导则》（GB/T5616—2014），根据其采用的物理原理，无损检测方法可以大致分为以下几类。
　　（1）辐射方法：X和γ射线检测、计算机辅助射线成像（computed radiography，CR）检测、数字射线成像（digital radiography，DR）检测、计算机层析成像（computed tomography，CT）检测、中子射线检测。
　　（2）声学方法：超声检测、声发射检测、磁致伸缩超声导波检测。
　　（3）电磁方法：涡流检测、漏磁检测、金属磁记忆检测。
　　（4）表面方法：磁粉检测、渗透检测、目视检测。
　　（5）泄漏方法：气泡泄漏检测、氨泄漏检测、示踪气体泄漏检测、卤素气体泄漏检测、核质谱泄漏检测、超声泄漏检测、声发射泄漏检测。
　　（6）红外方法：红外热像检测。
　　据统计，当前无损检测方法已达近百种，但实际应用中广泛使用的只有几种。因此，本书主要介绍目前被广泛应用的几种无损检测方法。
　　1）射线检测（radiography testing，RT）
　　射线检测是一种应用较早的无损检测方法，这种方法具有无可比拟的*特优越性，即检测缺陷的准确性、可靠性和直观性，并且得到的射线底片可用于缺陷的分析和作为质量凭证存档。因此，它被广泛用于金属和非金属材料与制品的内部缺陷检测，但这种方法也存在着设备较复杂、成本较高的缺点，并需注意对射线的防护。
　　2）超声检测（ultrasonic testing，UT）
　　超声检测是一种较新兴而又有广阔发展前途的无损检测方法，可利用超声振动来发现材料或制品的内部（或表面）缺陷。因为它的经济效果和应用范围有*到之处，所以得到国内外的普遍重视，发展很迅速。
　　3）磁粉检测（magnetic particle testing，MT）
　　磁粉检测又称为磁力探伤，其检测原理是基于铁磁性材料在磁场中被磁化后，材料或制品的不连续处（缺陷处）产生漏磁场，吸附磁铁粉而被显现。所以，此法只能用于铁磁性材料或制品表面或近表面缺陷的检验，由于它所使用的设备简单、成本低、效率高，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
　　4）渗透检测（penetrant testing，PT）
　　渗透检测包括荧光和着色检验两种方法，近年来得到了广泛的应用。由于它设备简单、操作方便，不仅能用于铁磁性材料，而且能用于非铁磁性材料，因而是一种能弥补磁粉检测不足的表面缺陷检测的有效方法。渗透检测的原理是基于缺陷对渗透液的润湿作用及毛细管作用，使缺陷吸满渗透液，随后使渗透液在缺陷处显现，从而发现材料或制品的表面开口缺陷。
　　5）涡流检测（eddy current testing，ET）
　　给一个线圈通入交流电，在一定条件下其电流大小是不变的。如果把线圈靠近被检工件，像船在水中那样，工件内会感应出涡流，受涡流影响，线圈