1.1.2金属粘接的基本特征

金属粘接界面主要包含三个部分：被粘接物、粘接界面、粘接剂层，再到界面层和被粘接物。粘接构件的实际强度主要由被粘物和粘接剂的力学性能决定。构件的失效主要表现在两个方面：被粘物的强度失效导致的粘接构件失效；另一方面就是粘接层的强度失效导致的粘接构件的失效。

与其它连接形式相比，粘接具有结构重量轻、应力分布均匀、外观好、可以粘接各种不同的材料，同时具有密封作用、成本低廉以及设备简单等优点。但是，粘接也有本身固有的缺点，大多数粘接剂的耐高温性能较差，使用温度较高时粘接强度迅速下降，某些粘接剂粘接工艺复杂，粘接界面强度不够稳定，被粘工件表面对粘接的影响非常大，且被粘工件经常处于恶劣环境使用，其表面问题尤为重要。因此，对于金属粘接界面的固化性能的早期无损检测十分必要。粘接结构的优缺点可以总结为表1所示：

表1粘接的优缺点[9]

优点 缺点

没有穿孔而导致的应力集中 粘接强度与被粘物的表面状况有关改善耐疲劳性能 恶劣环境下的耐久性受表面状况影响结构更轻 缺少非破坏性质量控制方法可同时实现粘接和密封 缺少描述粘接技术的工程课题可粘接对冲击敏感的被粘物 可能比机械紧固费用高可粘接有电势问题的金属 粘接剂重复利用困难比机械紧固件便宜 可能会降低加工速度可粘接形状复杂的被粘接物 有些粘接剂含有有毒成分增加硬度、改善吸音能力 有些粘接剂贮存寿命有限粘接剂可附加其他功能 有些粘接剂裂纹扩展阻止能力差

1.1.3金属粘接的重要作用

随着科学技术的不断进步，粘接技术在众多领域发挥着举足轻重的作用。粘接技术成为日常生活中一种新颖实用的工艺。与传统的连接手段相比，粘接技术具备很多优点，比如操作简单、不存在应力集中现象、对粘接体没有较高的要求、应用广泛。我国是世界上粘接技术使用最早的国家之一，早在秦朝就以糯米浆和石灰浆制成的粘接剂来粘接万里长城的基石。但由于古代科技水平低下，粘接技术发展十分缓慢，一直到上世纪30年代，才生产出以高分子材料粘接剂[10]。在40年代，金属连接开始运用粘接技术，促进了粘接技术的飞速发展。之后美国、瑞士等国家发明了一系列新型粘接剂，从此粘接剂和粘接技术进入了一个薪新的发展时期。根据有关数据统计，2012年我国粘接剂产量为458.9万吨，年均增长率10%左右[11],其中粘接技术在工业、交通、化工等领域得到广泛应用。这里值得一提的是在航空航天领域中，粘接复合材料因其比重小而在飞机制造业中大量使用，波音747飞机粘接面积为3000m2，飞机整体重量减轻15%，制造费用节约30%。因此在某种程度上说，粘接技术推动了航空航天事业的发展[12-13]。此外，在汽车工业中，汽车的高速化使得汽车制造过程中大量采用轻质材料，金属粘接结构的使用可大大提高行车速度和舒适性。在工程结构中粘接界面是广泛存在的，如固体火箭发动机中壳体、包覆层、绝热层、药柱界面，飞机上蒙皮、蜂窝、衬层的各界面，多晶体中发晶界等等[14-17]。虽然粘接结构有着上述的优点和广阔的应用前景，但是界面的粘接强度直接决定了粘接结构的可靠性与安全性，如果粘接界面没有达到质量需求标准，就可能造成不可估量的重大损失。因此研究并检测界面的粘接质量具有重要意义。