一、前沿

    作為現代材料三大支柱之一的蜂窩陶瓷，由于其特殊的物理化學性能而在現代工業(yè)中得到廣泛應用。但是，由于各種人為的或自然的原因，蜂窩陶瓷在制造或使用過程中往往會產生這樣或那樣的缺陷，這些缺陷的存在或多或少地影響了蜂窩陶瓷的使用性能，限制了蜂窩陶瓷的推廣應用，有些甚至會產生災難性后果，即使是常規(guī)的蜂窩陶瓷產品也有缺陷的存在，尤其是表面缺陷的存在，這樣嚴重影響了產品的質量和等級。

    在現代化工業(yè)大生產中，生產過程逐漸自動化，這也要求連續(xù)快速地檢測產品。目前，蜂窩陶瓷工業(yè)中（尤其是RTO蜂窩陶瓷），多采用人眼觀察和敲擊聽聲音法判斷制品中有無缺陷存在。這與現代工業(yè)大生產遠遠不相適應，有必要研究一種與之相適應的新的無損檢測方法。

    所謂無損檢測（NDT），顧名思義，是在不損傷（不破壞）材料和制品的情況下研究材料內部及表面有無缺陷的手段，也就是說，它利用材料內部結構的異?；蛉毕莸拇嬖诘纫鸬膶β暋⒐?、電、磁、熱、射線等的反應特性的變化，評價結構異常和缺陷存在及其程度。無損檢測的主要目的：一是產品質量管理，二是產品質量鑒定，三是設備維護檢測。

二、蜂窩陶瓷的缺陷

    蜂窩陶瓷的無損檢測一般分為缺陷檢測和變形檢測，本文主要就缺陷檢測展開討論。

    蜂窩陶瓷是一種典型的脆性材料，且楊氏模量一般較高，即使徽小的缺陷或輕虛應變也會導致極大的機械應力．迅速引起破壞，在外表面附近尤其如此。從而要求檢出的缺陷的實際尺寸要比金屬或復臺材料小l-2個數量級。

作為檢測對象的缺陷可分為：

    1、主要在制造過程中引入的內部缺陷和表面缺陷，如表面和內部裂紋、表面落渣及縮軸、表面和內部氣孔等。其中表面缺陷的危害性{zd0}，不僅影響到制品的機械性能和物理化學性能，而且影響到制品的外觀質量。

    2、主要在機械加工及處理過程中引入的表面缺陷，如表面裂紋和表面缺邊、缺角等。

   3、制品使用（提供使用）中或由環(huán)境產生的缺陷。這些缺陷中，裂紋類缺陷（內部或表面裂紋）對材料機械性能影響{zd0}，也是蜂窩陶瓷中經常出現的缺陷。內部氣孔、夾層等也是蜂窩陶瓷中經常出現的缺陷。

三、國內外蜂窩陶瓷的無損檢測方法

    目前，國內外蜂窩陶瓷的無損檢測的方法歸納起來，主要有：

1、超聲波撿測（UT法）

    超聲波檢測是通過測定反射披變化以達到檢測材料內部或表面是否存在缺陷的目的。這種方法特別適用于揭示被檢測對象內部的面積型缺陷，如裂紋、分層等。一般情況下難以檢測出一百微米以下的裂紋狀內部缺陷。

2、射線撿測

    射線檢測是利用射線對各種物質的穿透力來檢測物質內部缺陷的一種方法，它適用于探測體積型缺陷，如氣孔、夾渣等。射線檢測包括：X射線檢測、γ射線檢測、中子射線檢測、α射線檢測、β射線檢測等。目前在無損檢測技術中應用最廣的是X射線檢測法和γ射線檢測法。為了提高檢測精度，射線檢測一般都與其它技術手段配合使用。X射線可探查出750um以上的內部裂痕，有經驗的人員可查出150um的內部缺陷。

3．滲透檢測

    又稱液體滲透探傷法。它是一種古老的無損探傷方法，也是目前常規(guī)無損檢測常用的方法，主要用來檢查材料或工件表面開口性缺陷。這種檢測是利用液體的某些特性，并借助這些特性對材料表面缺陷進行良好的滲透．當顯像液噴灑在工件表面時，殘留在缺陷內的滲透液又會被吸出來．形成缺陷痕跡從而達到探傷目的。液體滲透檢測一般限于150um以上的表面裂痕。

    以上三種檢測方法是傳統(tǒng)的無損檢測方法。近年來，隨著相關技術的發(fā)展，新的無損檢測方法不斷出現，尤其是超聲檢測和射線檢測方法與其它技術的結合，大大推動了無損檢測技術的進步。主要新型檢測方法介紹如下：

4、計算機輔助超聲檢測

    這種檢測技術在日本己用來探測蜂窩陶瓷燃燒室內的缺陷。它是全系統(tǒng)自動操作，檢測頻率由計算機控制，能檢測出直徑在五十微米以上的缺陷。

5、計算機輔助X射線斷層攝影

    CT技術也被引入蜂窩陶瓷制品的檢測領域，如1987年加拿大原子能公司使用CT系統(tǒng)，檢測ZrO2、SiC、A12O3等的高級蜂窩陶瓷，可以準確地檢測l0到100um的缺陷和極其微小的密度分布。美國的Argonne國家實驗室用CT檢測燃料電池使用的厚度僅為50um的陶瓷薄片中的裂紋、間隙和假焊點。1988年，該實驗室還使用25-200kV的X射線CT系統(tǒng)檢測SiC纖維復合材料中的間隙和纖雛方向。目前應用的X射線層析法（CT法）可形成斷層照片，已可檢測出三十微米的裂紋開口，最小可探測出十微米的裂紋開口和0.025‰的體密度差。但這種檢測方法對裂紋開口量小的平面裂紋的檢測靈敏度不夠，據說可檢測的板狀裂紋尺寸為三百微米至四百微米之間，而且這種設備的價格非常昂貴。

6、超聲波顯微鏡法

    使l0O-1000MHz的超聲波在試樣表層上反射、散射，由檢測、分析這種超聲波，可定量得到接近一微米的高分辨率。因為高頻超聲波衰減大，這種方法僅適于檢測表皮下的缺陷。目前以檢測表皮數十微米的缺陷為限度，并且難以適用于蜂窩陶瓷的檢測，就目前而言，人們期待這種方法作為實驗室中的蜂窩陶瓷研究方法。

7、激光掃描超聲波顯微鏡法（SLAM法）

    由作為非接觸傳感器的激光入射介質，把傳導過來的超聲波信息變?yōu)榭梢曅畔?。這樣的超聲波顯徽鏡是一種新型超聲波顯徽鏡。現在，常用頻率為100MHz，據說其圖象分辨率為十五微米，作為蜂窩陶瓷的評價技術其有效性不斷得到證實。特別是具有可用內眼進行實時觀察的特性，與X射線相比，可檢測平面缺陷，且有可能辨別夾雜物、氣孔、點狀平面缺陷，但操作不方便且難以適用于實際構件。

8、同步顯微聚焦X射線ts

    這種系統(tǒng)用視頻探查設備代替底片來顯示蜂窩陶瓷的X射線成像。同步系統(tǒng)的優(yōu)點是可以調整X射線的能量來匹配目標對象的傳輸，工作人員可以調整發(fā)射源的電壓使接受探查的區(qū)域的視圖{zj0}化，裂痕以“亮點/暗點”顯示，大大提高了識別的可靠性，這種方法對于探查臨界區(qū)域的裂痕是比較理想的。

9、聲發(fā)射（AE）

    聲發(fā)射技木檢測伴隨著固體的變形、相變、斷裂面產生的彈性波，這種技木具有下列特征：可檢測微裂紋，能測定裂紋的位置，并適用于復雜形狀的蜂窩陶瓷，由分析原波形可得到微裂紋的面積、開裂時間的定量數據等。正因為聲發(fā)射檢測具有以上這些優(yōu)點，所以近年來發(fā)展很快，是一種很有前途的檢測方法。據說由通常的聲發(fā)射測定可檢測出一至五徽米的微裂紋，但到目前這種檢測技術的發(fā)展還不成熟。

10、表面聲波技術（SAW）

    這種技術是利用激光束所產生的超聲波在被檢測物體內的傳播性質進行檢測的。遇到缺陷時，超聲波產生更高的振幅位移，振幅的這種起伏可以由激光干涉儀探測。這種檢測技術離實用還有很大距離。

11、熱波成像技術

    它利用零部件的傳熱特性來診斷探查表面斷裂和接近于表面的缺陷。用聚焦光或電子束這類可調制光源局部地加熱表面，再利用光學或聲學手段非接觸地測量對表面溫度的影響，由此來判斷缺陷存在情況。這種系統(tǒng)對小裂痕的敏感性是很好的。廣義地說，紅外無損檢測技術也屬于熱波成像技術。人們已使用這種技術來檢測柴油機活塞上陶瓷防熱涂層的粘附力，并拍攝了柴油發(fā)動機活塞陶瓷防熱層表面以下剝離層的三維熱波圖象。

12、光學顯微鏡

    又稱光聲成像法。使10到數MHz的激光在蜂窩陶瓷表面上聚焦且掃描，由吸收激光而產生熱量，這種熱量在低頻范圍內作為氣體壓力的變化可由微音器檢測，在高頻范圍內作為熱形變波由鋯鈦酸鉛（PTZ）檢測。目前的報道實例尚不多．但據說已由光音響圖象觀測了氮化硅（Si3N4）等試樣表面的微米級缺陷及不均勻部分。盡管距實用還有距離，但人們對由此檢測固體中缺陷的立體分布寄予較大希望。

    到目前為止，蜂窩陶瓷檢測所用的方法，除了人工檢測以外，基本上就這十二種。歸納起來可以分為兩類，內部缺陷無損檢測法和表面缺陷的無損檢測。