[发明专利]一种复合材料电子束修复与修复进程检测一体化装置及方法

说明书

本发明专利公开了一种复合材料电子束修复与修复进程检测一体化装置及方法，涉及复合材料修复领域，达到修复检测一体化效果。在真空中将电子束作用于复合材料待修复区域，检测二次电子与背散射电子信号，通过电子信号观察修复区域形貌；温度检测装置监测修复区域的温度，避免产生过热损伤。本发明能够实时调节修复过程中电子束能量的大小并检测修复进程，实现修复过程数字化、可视化，缩短修复时间，提高材料修复的效率。

技术领域：

本发明涉及一种复合材料电子束修复与修复进程检测一体化装置及方法，属于复合材料修复领域。

背景技术：

复合材料具有可设计性，拥有质量轻、比强度和比模量大等优点，近年来在航空航天、汽车等领域得到广泛的应用。复合材料制备而成的部件和设备在使用的过程中，损伤和损坏难以避免。复合材料多采用一体化制造工艺，若复合材料损伤后整体更换，将造成使用成本较高等问题，所以复合材料的修复问题亟待解决。

热塑性复合材料在温度相对较高的环境中抗蠕变性较差，所以温度相对较高的条件下较多的采用热固性复合材料。在目前复合材料修复领域中，热固性复合材料损伤后，较多的是通过胶粘剂将补片粘贴在损伤区域的方式进行修补，但是这种方式修复后材料的性能取决于胶粘剂的种类。

发明内容：

针对热固性复合材料无法通过加热融化进行修复问题，本发明提出了一种复合材料电子束修复与修复进程检测一体化装置及方法，诱导聚合物产生化学键达到修复连接的目的。本发明能够精准的对材料的损伤区域进行修复，同时避免修复时对材料产生过热损伤，并且通过对修复过程中产生的二次电子及背散射电子的监控与修复区域温度的检测，从而实时检测修复进程并调控修复过程中电子束能量的大小。在保证修复进程的前提下降低能量的消耗，将修复进程可视化，直观判断修复进程，缩短修复时间，提高材料修复的效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种电子束修复复合材料的修复检测装置，包括计算机控制系统、电子束发射及控制装置、电子束检测与反馈系统、温度检测与反馈系统、真空系统；

所述计算机控制系统连接电子束控制装置、显像管、红外线测温装置、机器人；

电子束控制装置依据计算机控制系统的指令控制电子束枪发出能量的大小；二次电子检测装置与背散射带电子检测装置检测修复过程中产生的电子信号，并将检测到的数据经过信号放大器进入显像管显示微区形貌；并将图像数据传入计算机控制系统；红外线测温系统检测修复区域的温度，并将温度数据传入计算机控制系统。

一种复合材料电子束修复与修复进程检测一体化装置及方法的运行方法，包括如下步骤：

步骤一：将待修复材料放置于真空室内，固定在工作台上，闭合真空室，打开真空泵，将真空室内抽真空；

步骤三：在计算机中输入电子束初始的能量参数，电子束枪产生高能电子束，电子束作用于材料受损区域，开始对材料损伤部位进行修复；

步骤四：红外线测温系统实时测量材料修复区域的温度，并将测量的温度信息反馈至计算机控制系统，计算机判断温度超出预定温度区间并可能造成材料热损伤时，计算机控制电子束枪降低电子束能量，使修复区域温度下降，并始终保持在设定区间内；

步骤五：二次电子与背散射电子检测装置检测电子信号，将信号经过放大器，整合处理后传入显像管中，并将图像数据传入计算机；计算机控制系统在屏幕上实时显示修复区域材料的微区形貌，，通过观察形貌变化直观的判断材料修复进程；

步骤六：重复步骤四、五，直至待修复区域全部修复完成；

步骤七：修复完成后，将修复过程中温度变化情况与电子束能量变化情况及修复区域微观形貌存储在计算机控制系统中，为后续修复提供依据。

本发明对于现有技术，具备以下优点及效果；