Структура ламината: Ламинат из чего сделан — состав, структура ламината

Содержание

Ламинат из чего сделан — состав, структура ламината


По внешнему виду ламинат достаточно трудно отличить от изделий из натурального дерева (паркета, паркетной доски), камня. При производстве ламината имитируются не только ценные породы дерева бук, вишня и др., но и плитка, мрамор, гранит. Большое разнообразие цветов и текстур удовлетворит вкус любого покупателя


 

Преимущества ламината

  • Изностостойкость. Ламинат устойчив к истиранию. На нем не остается царапин от когтей животных.
  • Ударопрочность. Ламинат устойчив к ударам, продавливанию, выдерживает нагрузку от ножек мебели, каблуков, не остается следов от упавшего тяжелого предмета.
  • Светостойкость. Ламинат устойчив к ультрафиолетовому излучению, не выгорает под воздействием солнечного света, не меняет свой цвет в процессе эксплуатации.
  • Термостойкость. Ламинат выдерживает высокие температуры (в том числе и систему «теплый пол»), обладает огнестойкостью (ему не причинят вреда упавшие на пол сигареты или оставленные нагревательные приборы).
  • Антибактериальность. Обладает повышенными антибактериальными свойствами, не вызывает аллергию, и поэтому может использоваться даже в детских комнатах.
  • Устойчивость к средствам бытовой химии (кроме сильнощелочных средств).
  • Антистатичность. Не притягивает грязь и пыль.
  • Прост в уходе. Не требует циклевки, полировки и покрытия лаком. Весь уход заключается в протирании поверхности влажной или сухой тряпкой. Загрязнения легко удаляются специальными средствами.
  • Экологичен и безвреден для здоровья.
  • Легкая укладка. Производители постоянно усовершенствуют замковые системы, стараясь максимально упростить процесс сборки. В случае повреждения панели ее можно заменить.
  • Легкая транспортировка. Ламинат в отличии от рулонных напольных покрытий легок в транспортировке.
  • В отличии от рулонных напольных покрытий ламинат можно укладывать в помещениях с нестандартными размерами или со сложной геометрией.


 

Слои ламината


Верхним защитным слоем (1) служит специальная высокопрочная бумага, содержащая корунд (второй по твердости материал после алмаза) и пропитанная меламиновой смолой. Верхний слой защищает ламинат от истирания, царапин, воздействия высоких температур (сигарет), солнечных лучей, средств бытовой химии, от проникновения влаги через защитный слой, загрязнения. Плотность бумаги, количество корунда, количество меламиновой смолы и степень ее проникновения влияют на свойства защитного слоя.


Декоративный слой (2) представляет собой специально обработанную и пропитанную смолами бумагу с нанесенным рисунком, имитирующим различные породы дерева или расцветки иных материалов (например, плитка, камень, металл).


Основа ламината (3) — основной несущий слой. Это древесно-волокнистая плита (ДВП) высокой плотности (более 850 кг/куб.м). Плотность и толщина плиты влияют на ударопрочность, стойкость к вмятинам, стабильность геометрических размеров, звукопоглощение, теплоизоляцию, влагостойкость, надежность стыков замка, стабильность размеров панелей ламината при длительной эксплуатации. Применение HDF плиты обусловлено высокой плотностью в отличие от натурального дерева и других видов древесных плит (ДСП — древесно-стружечная плита, МДФ — древесноволокнистая плита средней плотности), у которых плотность ниже, чем у HDF плит.


Cтабилизирующий (противодеформационный) нижний слой (4) — парафинированная или пропитанная смолами бумага. Этот слой уравновешивает изгибающие напряжения в основе, т.е. не дает коробиться всей панели, стабилизирует поведение панелей ламината, приспосабливая его к изменениям климата в помещении (при перемене влажности и температуры), не дает влаге проникать в плиту снизу. Стабилизирующий слой подбирается таким образом (плотность бумаги, количество смолы), чтобы компенсировать напряжение, создаваемое защитным и декоратиным слоями.


В структуру панели может быть также включен дополнительный звукопоглощающий слой из плотного картона, пробки или полистирола, приклеенный к нижней стороне панели.


 


© Права на публикацию принадлежат сети магазинов напольных покрытий «Управдом». Незаконное использование материалов преследуется по закону.

Структура современного ламината | Из чего состоит ламинат

Технология изготовления ламинированных полов совершенствуется на протяжении всей 50-летней истории этого практичного и красивого материала. Производители разрабатывают новые механизмы замков, повышают износостойкость прозрачного оверлея, верхнего защитного слоя половицы. Но структура ламината остаётся практически неизменной. В этой статье мы рассмотрим, как устроен современный ламинированный пол.

Cэндвич ламинированной ламели

Сэндвич – наиболее точное сравнение для структуры ламината. Он собран из трёх или четырёх, в зависимости от применяемой производителем технологии, плотно прижатых и приклеенных друг к другу слоёв.

Оверлей

Верхнее прозрачное защитное покрытие ламели. Выполняется из полимерных материалов. Чаще всего – акрила. Некоторые производители добавляют в его структуру корунд и другие повышающие прочность компоненты. Например, так поступают производители ламината Kaiser. Оверлей выполняет роль УФ-фильтра, защищая декор от выцветания.

Главный критерий надёжности оверлея – износостойкость. Она сертифицируется по европейским стандартам с помощью табер-теста. Минимальное значение для бытового использования – AC4, лучше – AC5. Для коммерческого применения стоит выбрать ламинат с более высоким показателем износостойкости – AC6.

Декор

В подавляющем большинстве, более 90%, видов ламината декор выполняется на бумаге. Сам рисунок двумерный. Визуальный объём создаётся за счёт использования технологии тиснения и браширования древесной плиты высокой плотности, на которую наклеен декор.

Выделяют следующие виды декоров.

  • Классический однополосный, имитирующий пол из натуральных деревянных досок.
  • Двухполосный и трёхполосный, имитирующий паркет. На каждой ламели нанесено два или три ряда плашек паркета, отличающихся друг от друга цветом или оттенком.
  • Дизайнерский ламинат. Тут фантазия разработчиков не ограничена классикой. Ламинат может нести на себе орнаменты, буквы и символы. Такой пол смотрится свежо и ярко. Подходит для творческого офиса или детской комнаты.
  • Художественный ламинат или ламинированный паркет. На ламели наносится рисунок ромбов и прочих геометрических фигур, выложенных из плашек паркета с тиснением по их границам.

Основа ламината — плита HDF

В качестве основы ламинированного полы используется древесноволокнистая плита повышенной, 800-970 кг/м2, плотности. На 90% процентов это натуральное дерево, но измельчённое и собранное в единую плиту под высоким давлением. Производители применяют некоторую долю связующих веществ и смол, но на безопасность для здоровья эти компоненты не влияют. При любых сомнениях требуйте у продавца сертификат соответствия!

Поскольку дерево обладает существенной влагоёмкостью, то ламель может разбухать и повреждаться при контакте с водой. Производители используют влагостойкую пропитку доски и обработку замка воском или парафином. Эти меры повышают устойчивость половицы к влаге и существенно снижают вероятность вспучивания пола.

Главная характеристика прочности основы ламината — класс.

  • 31 и 32 класс — самые доступные ламинированные полы для дома.
  • 33 класс — универсальное покрытие для любых комнат дома и офисов, число посетителей в которых невелико.
  • 34 класс – самый прочный ламинат, который рассчитан на серьёзную нагрузку в торговом центре, приёмной и кафе.

Балансер

Самый нижний слой ламината. Выполняется из пластика и выполняет две функции: защищает ламель от влаги снизу и повышает её прочность на прогиб. Некоторые производители дополняют балансер специальной звукоизоляционной прокладкой. Она обладает звукоизоляционными свойствами, снижая «шумность» пола, но полностью отказываться от использования традиционной подложки не рекомендуется.

Особенности структуры некоторых видов ламината

Приведённая выше структура соответствует самому массовому виду ламинированного паркета, выпущенного по технологии прямого давления, DPL. Все слои собираются вместе и под высоким давлением в 2-3 тысячи кг/м2 собираются в единый сэндвич.

Технологии HPL и CPL очень похожи на DPL, но при их применении используется крафт-бумага для увеличения прочности материала. Имеются и другие отличия от DPL во времени склеивания и давлении. Эти технологии повышают цену ламината, поэтому менее популярны на рынке бытовых покрытий для пола.

Структура ламинированного пола, выполненного по технологии DPR, имеет свои особенности. При использовании прямой печати (direct print) не требуется бумажный декор. Рисунок наносится прямо на поверхность плиты ХДФ. Такой ламинат можно купить дешевле и без потери в качестве. Например, такую технологию для своих коллекций используют EGGER и Kronotex.

Структура глянцевого ламината отличается утолщённым слоем акрила в оверлее. Этот прозрачный слой создаёт визуальный объём и заставляет лучи света преломляться самым причудливым образом, делая пол живым и стильным.

Купить ламинат европейских и отечественных марок по доступной цене в Москве можно в интернет-магазине BSPol. Десятки марок, сотни коллекций и тысячи декоров представлены в нашем каталоге. Красивый пол в BSPol по вкусу и в рамках своего бюджета найдёт каждый покупатель. Мы ждём ваших звонков по номеру +7 (495) 966-13-50!

Структура ламината

Современный ламинат представляет собой многослойный материал, в основе которого лежит использование ДВП. Поверх плиты наносится специальная бумага в несколько слоев, а также специальный состав, который обеспечивает превосходную защиту покрытия. Для получения верхнего слоя пользуются акриловой смолой. Именно она позволяет исключить риск истирания или деформации ламината под действием постоянных нагрузок. Надежность и особенности состава этого слоя определяют, насколько все покрытие будет долговечным и надежным. По этой причине важно, чтобы ламинат отвечал всем современным стандартам и мог выдержать намокание, царапины или механический износ.

Здесь представлена только наиболее качественная продукция от известных брендов, которая превосходно подойдет для создания комфортно и уютного интерьера. Стоимость ламината на сайте делает его покупку выгодной.

Для получения второго слоя пользуются специальной бумагой, на которую наносят подходящий рисунок. Ним может быть изображение древесины различных пород, мрамора, кожи и прочих. Остов изделия представляет собой основу напольного покрытия. Для его производства используется ДВП повышенной плотности, так как материал отличается достаточной прочностью и жесткостью, чтобы использоваться для производства напольного покрытия. В торцах прорезают желоба и шипы, что позволяет соединять отдельные доски между собой в единую и прочную конструкцию. От того, насколько качественным будет данный слой, зависит уровень звукоизоляции и стойкости перед жидкостью.

Для получения нижнего слоя пользуются плотной бумагой, которую дополняют с помощью специальной пленки. Все это позволяет исключить попадание влаги, что в итоге значительно повышает стойкость покрытия перед деформацией. Созданный с соблюдением всех требований ламинат отличается максимальным сроком службы. Он не разрушается под действием высокой температуры, а также не меняет своего цвета в процессе использования. На нем не будут видны потертости или вмятины от мебели. 

Популярные текстуры ламината

С каждым днем все сложнее сделать правильный выбор напольного покрытия и учесть все нюансы, поскольку сегодня существует огромное количество разнообразного напольного покрытия, которое отличается ценой, качеством, цветом, рисунком, фактурой и материалами. На сегодняшний день наибольшее применение в строительстве и ремонте получил ламинат, текстура, цвет и рисунок которого лишь имитирует натуральное дерево, но при этом материал отличается доступной ценой.

В свете стремительного развития новых технологий производителями ламината постоянно разрабатываются новые виды, формы и цвета напольного покрытия. Благодаря использованию в производстве ламината различных технологий, этот материал приобретает разнообразный внешний вид. К примеру, мелкозернистая структура напоминает свежую древесину и имитирует ее пористость. Рустикальное тиснение ламината представляет собой обработанное традиционным способом дерево, синхронная текстура копирует рельефный вид природного рисунка древесины, а обработанный под масло ламинат бархатистый на ощупь и имеет слегка матовый оттенок с характерным блеском.

Наибольшей популярностью среди разнообразных расцветок ламинированного напольного покрытия пользуется имитация под вишню, дуб, орех и бук. Натуральный дуб является одной из самых ценных пород древесины и считается признаком достатка и изысканного вкуса. Это очень дорогой материал, доступный далеко не каждому. Но вполне достойной заменой натуральному дубу будет ламинат, имитирующий его фактуру. Однако, чаще всего используется напольное покрытие светлых оттенков, поскольку такой ламинат визуально увеличивает размеры помещения, делает его более светлым и уютным.

Что касается вишни, то она отличается ярким и сочным цветом, имеет рельефные прожилки и расположенные между ними тонкие светлые полоски.

Орех обладает ярко выраженной и четкой структурой, а благодаря разнообразию цветов и оттенков ламината с этой фактурой можно подобрать материал, полностью соответствующий любому интерьеру.

Бук отличается плотной и светлой поверхностью и является наилучшим решением для оформления помещений, интерьер которых выдержан в светлых тонах.

Для помещений, интерьер которых выполнен в восточном стиле, лучше всего подойдет ламинат, имитирующий бамбук, а для стиля кантри и классического дизайна более уместен будет ламинат текстуры венге, имеющий черный или темно-коричневый цвет.

Ламинат 34 класс: характеристики структура монтаж уход

Технические характеристики позволяют укладывать ламинированные панели 34 класса в помещениях различного назначения. Данная категория предусматривает самые жесткие условия эксплуатации, поэтому в квартирах и жилых помещениях его применять нецелесообразно. Дело в том, что стоимость такого ламината довольно высока, а его свойства значительно превосходят требования к напольным покрытиям бытового назначения. Однако в коммерческих и производственных предприятиях такое покрытие просто незаменимо. Например, его можно использовать в качестве настила в местах высокой проходимости. В то время как другие покрытия, обладающие повышенными качествами истираемости, хорошо справляются с механическими нагрузками, ламинат класс 34 обеспечивает и декоративный эффект. Поэтому он достаточно распространен в общественных местах и коммерческих объектах.

Срок службы ламинированных панелей коммерческого назначения в среднем составляет 15-20 лет. Производители ламината 34 класса предоставляют гарантию до 25 лет, а при условии его укладки в жилых помещениях он может быть пожизненным.

Материалы и структура ламината 34

В производстве данного покрытия используется технология прессование с повышенным давлением «Hard». При этом верхняя техническая прослойка получает толщину 0,6 мм. Ее составляют слои декоративной бумаги с пергамином, которые обрабатываются смесями меламина. Также в структуре присутствуют слои крафтового картона, HDF-плита, алюминия, то есть его оксиды и звукопоглощающая подложка. Нижний слой выполняет стабилизирующую функцию. Замочное соединение обеспечивает алюминиевый элемент, выполняющий сцепление под углом в 80 градусов. Однако существуют и усиленные перфорацией замки, работающие под углами более 80 градусов. В эксклюзивных сериях ламината 34 предусматриваются замочные механизмы 4G-5G, которые также выполняются из алюминия с фиксаторами из пластика — проходят по короткой части ламелей.

Декоративная поверхность может быть представлена различными фактурами пород дерева, среди которых сосна, бук, вишня, клен и тд. Также распространены другие имитации покрытия, воссоздающие поверхность камня, металла, кожи и тд.

Вернуться к содержанию

Характеристики и достоинства ламината 34

Большинство моделей ламината описываемого класса обладают следующими характеристиками:

  • АС/6 класс стойкости к истираниям. Это означает, что покрытие способно выдерживать категория безопасности ламелей соответствует показателю Е1;
  • минимум 6 000 подходов обработки абразивным валиком;
  • в жилых комнатах минимальный период эксплуатации — 25 лет.
  • толщина панелей может составлять 8 или 12 мм. Например, ламинат 34 класс 12 мм в большей степени рассчитан на использование в производственных помещениях;
  • категория пожарной безопасности соответствует КМ-3;
  • наличие блестящего покрытия;
  • устойчивость к влаге.

К достоинствам, которые отличают ламинат 34 класса, можно отнести легкость в монтаже. По большому счету все виды современного ламинированного покрытия отличаются несложным монтажам благодаря наличию специальных крепежных приспособлений. Однако в случае с классом 34 производители особенно тщательно продумывают конструкцию механизмов крепежа, что повышает не только прочность соединения, но и облегчает процедуру фиксации. При этом исключается необходимость применения клеящих средств и других сторонних материалов – все уже предусмотрено в комплекте.

Ламинат известен своими декоративными качествами, однако он не всегда может использоваться в помещениях повышенной влажности. Это обусловлено применением дерева в его основе. Технологии производства моделей 34 класса позволяют наделить панели уникальными свойствами, позволяющими использовать данный материал и в местах, где наблюдается повышенная влажность. При эксплуатации ламели не деформируются и не коробятся благодаря специальным водоустойчивым покрытиям.

Но главное преимущества, за которое и присваивают категорию 34, является высокая устойчивость к повреждениям. В результате ламели можно укладывать там, где требуется хорошая износоустойчивость. Это могут быть конференц-залы, фитнес-центры, спортивные залы, студии и отделы в магазинах.

Вернуться к содержанию

Класс истираемости

Существует пять категорий уровня истираемости ламината. Он определяет, насколько покрытие ламелей будет устойчиво к механическим воздействиям. Тестирование основывается на числе оборотов специального диска, которое ведет к изменениям в структуре защитного слоя покрытия.

Модели 34 класса соответствуют наивысшей маркировке АС6. Это говорит о высокой прочности поверхностного слоя. Важна и характеристика твердости плит, которая оценивается на основе тестов Бринелля. Процедура предполагает вжимание в древесину металлического шара диаметром 1 см с определенной силой. Когда нагрузка снимается приступают к измерению диаметра следа от стального элемента. Степень твердости ламината будет зависеть от диаметра и глубины оставшегося следа.

Ламинат 34 класса показывает наивысшую прочность и, как правило, более устойчив к истиранию по сравнению с паркетом. Это обусловлено тем, что ламинированные панели не поддаются процессам восстановления, то есть реставрации, поэтому изготовители стремятся заранее наделить материал наивысшими физически параметрами. Поврежденные ламели можно лишь заменить на новые, поэтому ответственность ламината как напольного покрытия, рассчитанного на долговременное использование, очень велика. 34 класс материала показывает хорошие свойства устойчивости не только к внешним повреждениям, но и к образованию пятен и высокой температуре. Например, следы от ожогов без проблем ликвидируются посредством обработки моющими растворами. При этом следует отметить, что технические характеристики ламината 34 класса в некоторых показателях превосходят даже традиционный паркет. Но, как правило, панели столь высокого качества и стоят недешево, особенно по сравнению с моделями, рассчитанными на использование в жилых помещениях.

Вернуться к содержанию

Монтаж ламината 34

Уже отмечались уникальные качества ламината 34 класса относительно его укладки. Главное отличие от представителей более низших классов заключается в том, что его не нужно склеивать – конфигурация гребней и пазов обеспечивает достаточную прочность крепления, формируя прочный замок. Покрытие из таких ламелей довольно легко монтируется. Эту задачу можно выполнить и самостоятельно – потребуется только вставлять горизонтально один элемент в другой. Также для более высокой надежности предусматривается уже упомянутый угол, который образуется по отношению к предшествующему ряду ламелей. В случае применения клеевого средства следует им обработать верхнюю сторону паза, а лишнюю массу после монтажа вытереть тряпочкой.

Вернуться к содержанию

Уход и обслуживание

Внешняя сторона ламелей, выполненных из натуральной древесины или пробки, должна покрываться лаком. После этого материал нужно промаслить или обработать пробковым винилом. Самую прочную фиксацию обеспечивает именно виниловое крепление (ПВХ), которое защищает линии крепежа от жира и влажности. С другой стороны, ламели, прошедшие такую обработку, отличаются менее естественным обликом и не так приятны по ощущениям.

Масляная обработка обеспечивает хороший декоративный эффект, но при этом она более требовательна, поскольку такой ламинат 34 класса потребует регулярный уход. Интенсивность промасливания ламелей или обработки их восковыми составами определяются характером использования покрытия. В детских, на кухнях и в коридоре промасливание следует проводить до 4 раз в год, а в спальне, например, хватает и одинократной ежегодной обработки.

Не столь требовательно лаковое покрытие, однако его поверхность более подвержена образованию мелких царапин. Выходом может стать дополнительное применение восков, формирующих защитную прослойку.

Как известно, ламинат 34 класса не поддается реставрации. Но это касается полноценной процедуры восстановления. Заменить же ее можно за счет использования шлифовки посредством наждачки. В ходе обработки лак не стоит сдирать – главная задача, добиться матовости его поверхности, повышая таким образом адгезивные качества восстанавливаемого покрытия. Бывает, что покрытие ламината столь сильно повреждается, что на нем становятся видны явные неровности. В таких случаях следует отшлифовать эти участки при помощи специального оборудования. Желательно применять шлифовальную электромашинку, которая также позволит регулировать толщину лакового покрытия.

При уборке лакированного ламината желательно использовать средства, которые не только защищают покрытие от повреждений, но и формируют устраняющий скольжение антистатический слой.

Ламинированные элементы особенно быстро изнашиваются в участках, где на них воздействует высокое давление. Как правило, нажим создают ножки мебели, под которые рекомендуется подкладывать фетровые прокладки или коврики.

Похожие статьи:

Структура ламината | Ламинат 54

Ламинат — профессиональное название напольного покрытия ламинированные полы. Часто употребляется название «ламинированный паркет», так как первоначально ламинат имитировал паркетный пол.

Доска ламината представляет собой конструкцию, состоящую из четырех слоев

  1. Нижний стабилизирующий слой предназначен для защиты доски от деформации. Служит также для увеличения жёсткости. В некоторых коллекциях ламината к стабилизирующему слою приклеивают звукоизолирующую подложку для дополнительной шумоизоляции.
  2. Несущий слой, основа доски ламината, изготавливается из HDF. Именно эта жесткая часть конструкции выполняет самые важные функции доски ламината. В несущем слое вырезан замо́к, который скрепляет между собой ламинат. Также выполняет основную функцию по теплоизоляции и шумоизоляции. Влагостойкость ламината напрямую зависит от качества несущего слоя. Влагостойкие пропитки и высокая плотность плиты — залог минимального воздействия влаги на геометрию ламината.
  3. Декоративный слой, выполняющий функции оформления — это слой бумаги с нанесенным на него рисунком дерева, камня, плитки или любой другой текстуры.
  4. Верхний слой из меламиновой или акриловой смолы обеспечивает защиту доски от истирания и ударных нагрузок. В основном от верхнего слоя зависит класс износостойкости ламината. В последнее время, верхний слой стал также нести декоративную роль. На него наносят неровности в соответствии с рисунком для лучшей имитации натуральности ламината.


В настоящее время производят ламинат 4 основных классов (по EN13329).

  • Класс 31 — для домашнего использования.
  • Класс 32 — для использования в небольших офисах.
  • Класс 33 — для коммерческого использования.
  • Класс 34 — для использования в больших магазинах и торговых центрах с высокими нагрузками, пригоден для уборки промышленными моющими машинами.


Недавно появились виды ламината более высокого класса (от 35 до 43), но это событие является скорее маркетинговым ходом компаний, производящих такой ламинат, и не подтверждено Европейской ассоциацией производителей ламинированных полов (EPLF)

Состав и структура ламината

Ламинат стал эталоном стильного и качественного напольного покрытия. Он относится к деревянным отделочным материалам.

В современных домах его используют для укладки во всех помещениях включая кухню и ванную комнату выбирая для этого необходимую категорию. Выбрать интересующий вид и заказать ламинат можно здесь https://lispromgrup.com/laminat/. При выборе обращают внимание на его эксплуатационные показатели и внешнее оформление.

Из чего состоит материал?

Напольное покрытие начали производить как более дешевый аналог паркету и в первые десятилетия он не менялся. Но затем производители нашли способ сделать материал лучше паркета и с большими функциональными возможностями. Сегодня это напольное покрытие производят на современном оборудовании, применяя совершенно новые технологии. Материал имеет слоистую структуру и состоит из следующих элементов:

  • Защитный нижний слой служит для предохранения доски от попадания влаги внутри структуры;
  • Основной несущий слой изготовлен из древесно-волокнистой плиты, служит для сохранения тепла, обладает плотностью и прочностью, в этом слое вырезается замковая система;
  • Декоративный слой может имитировать любую поверхность от натурального дерева до искусственных материалов;
  • Верхний защитный слой состоит покрытия из акриловых или меламиновых смол придающих прочность и предохраняющих от попадания влаги внутрь структуры ламината.

Такая структура является основной, редко встречаются виды ламината не имеющего нижнего защитного слоя. При приобретении этого вида, его укладывают в сухих помещениях при нормальной естественной влажности.

Особенности ламината

При укладке материал имеет преимущество перед паркетом из за своей особенной замковой системы. Она была разработана много десятилетий назад и сегодня многие фирмы стараются модернизировать систему для более удобного применения. Так существуют следующие основные виды замковых систем:

  • Lock – наиболее простой замок, представляет собой фигурное отверстие с одной стороны и соответствующий геометрии отверстия выступ с другой стороны.
  • Click – он также имеет выступ и отверстие с соответствующей геометрией, но закрываются они путем защелкивания без использования дополнительных элементов.

Замок «лок» используют профессиональные укладчики, так он требует наличия особенных навыков и аккуратности и не может быть разобран.

Композитные конструкции — ламинированные конструкции

Введение

Композитные материалы становятся все более важными в строительстве аэрокосмических конструкций. Детали самолетов, изготовленные из композитных материалов, такие как обтекатели, интерцепторы и органы управления полетом, были разработаны в 1960-х годах для снижения веса по сравнению с алюминиевыми деталями. Большие самолеты нового поколения спроектированы со всеми композитными конструкциями фюзеляжа и крыла, и ремонт этих современных композитных материалов требует глубоких знаний о композитных конструкциях, материалах и инструментах.Основными преимуществами композиционных материалов являются их высокая прочность, относительно небольшой вес и коррозионная стойкость.

Ламинированные конструкции

Композиционные материалы состоят из комбинации материалов, которые смешиваются вместе для достижения определенных структурных свойств. Отдельные материалы не растворяются или полностью сливаются в композите, но действуют вместе как одно целое. Обычно компоненты можно физически идентифицировать, поскольку они взаимодействуют друг с другом.Свойства композитного материала превосходят свойства отдельных материалов, из которых он изготовлен.

Современный композитный материал изготовлен из волокнистого материала, залитого в матрицу из смолы, обычно ламинированного волокнами, ориентированными в чередующихся направлениях, чтобы придать материалу прочность и жесткость. Волокнистые материалы не новы; дерево — самый распространенный волокнистый конструкционный материал, известный человеку.

Применения композитов в самолетах включают:

  • Обтекатели
  • Поверхности управления полетом
  • Двери шасси
  • Панели передней и задней кромки на крыле и стабилизаторе
  • Компоненты интерьера
  • Балки пола и доски пола
  • Вертикальные и первичная конструкция горизонтального стабилизатора на большом самолете
  • Первичная конструкция крыла и фюзеляжа на большом самолете нового поколения
  • Лопасти вентилятора турбинного двигателя
  • Гребные винты

Основные компоненты ламината

Изотропный материал во всем имеет однородные свойства направления.Измеренные свойства изотропного материала не зависят от оси испытания. Металлы, такие как алюминий и титан, являются примерами изотропных материалов.

Волокно является основным несущим элементом композитного материала. Композитный материал является прочным и жестким только в направлении волокон. Однонаправленные композиты имеют преобладающие механические свойства в одном направлении и считаются анизотропными, имея механические и / или физические свойства, которые меняются в зависимости от направления относительно естественных опорных осей, присущих материалу.Компоненты, изготовленные из армированных волокном композитов, могут быть спроектированы так, чтобы ориентация волокон обеспечивала оптимальные механические свойства, но они могут только приблизиться к истинной изотропной природе металлов, таких как алюминий и титан.

Матрица поддерживает волокна и связывает их вместе в композитном материале. Матрица передает любые приложенные нагрузки к волокнам, удерживает волокна в их положении и выбранной ориентации, придает композиту устойчивость к окружающей среде и определяет максимальную рабочую температуру композита.

Прочностные характеристики

Структурные свойства, такие как жесткость, стабильность размеров и прочность композитного ламината, зависят от последовательности укладки слоев. Последовательность укладки описывает распределение ориентации слоев по толщине ламината. По мере увеличения количества слоев с выбранной ориентацией возможны дополнительные последовательности укладки. Например, симметричный восьмислойный ламинат с четырьмя разными ориентациями слоев имеет 24 различных последовательности укладки.

Ориентация волокна

Прочность и жесткость композитного слоя зависит от последовательности ориентации слоев. Практический диапазон прочности и жесткости углеродного волокна простирается от столь же низких значений, как у стекловолокна, до высоких значений, обеспечиваемых титаном. Этот диапазон значений определяется ориентацией слоев по отношению к приложенной нагрузке. Правильный выбор ориентации слоев в современных композитных материалах необходим для обеспечения конструктивно эффективной конструкции.Для этой детали могут потребоваться слои 0 ° для реакции на осевые нагрузки, слои ± 45 ° для реакции на сдвигающие нагрузки и слои 90 ° для реакции на боковые нагрузки. Поскольку требования к расчету прочности зависят от направления приложенной нагрузки, ориентация слоев и последовательность слоев должны быть правильными. Во время ремонта очень важно заменять каждый поврежденный слой слоем из того же материала и с той же ориентацией.

Волокна в однонаправленном материале движутся в одном направлении, а прочность и жесткость — только в направлении волокна.Лента с предварительной пропиткой (препрег) является примером однонаправленной ориентации слоев.

Волокна в двунаправленном материале проходят в двух направлениях, обычно на 90 ° друг от друга. Ткань полотняного переплетения является примером двунаправленной ориентации слоев. Эти ориентации слоев имеют прочность в обоих направлениях, но не обязательно одинаковую. [Рисунок 7-1] Рисунок 7-1. Двунаправленные и однонаправленные свойства материала.

Слои квазиизотропной укладки укладываются стопкой в ​​последовательности 0 °, –45 °, 45 ° и 90 ° или в последовательности 0 °, –60 ° и 60 °.[Рис. 7-2] Эти типы ориентации слоя имитируют свойства изотропного материала. Многие аэрокосмические композитные конструкции изготавливаются из квазиизотропных материалов.

Рисунок 7-2. Укладка квазиизотропного материала.

Часы основы

Основа указывает на продольные волокна ткани. Основа — это высокопрочное направление из-за прямолинейности волокон. Часы основы используются для описания направления волокон на диаграмме, в спецификации или на листах производителя.Если часы основы недоступны для ткани, ориентация по умолчанию устанавливается на ноль, поскольку ткань соскальзывает с рулона. Следовательно, от 90 ° до нуля — это ширина ткани в поперечном направлении. [Рисунок 7-3] Рисунок 7-3. Варп-часы.

Летный механик рекомендует

Oxyblack — ламинаты и бутерброды

ЛАМИНАТ — это

Усовершенствованные композитные детали производятся с использованием последовательных слоев ткани. Каждый слой называется «слоем», несколько слоев пропитанной смолой ткани, прочно закрепленной, образуют «ламинат».
Признаком этой унифицированной структуры многослойного композитного материала является то, что ориентация, количество, тип и расположение волокон могут быть настроены для управления и оптимизации направленной прочности и других свойств композитного материала.

В результате получается унифицированный анизотропный материал со специфическими и уникальными характеристиками, недостижимыми с металлами или аналогичными изотропными материалами, которые имеют однородные характеристики по всей своей структуре.

Однослойный композит, хотя и очень легкий, но обычно слишком гибкий для большинства практических применений. Как и в случае с другими материалами, чем толще ламинат, тем менее гибким он становится.

Свойства ламината:
(свойства ламината в основном зависят от комбинации следующих элементов)

• Адгезионные свойства матричной системы, связывающей волокна и слои вместе.
• Тип волокна, используемого в каждом слое.
• Геометрия или угол волокна в каждом слое.
• Соотношение между матрицей и арматурой.
• Температура отверждения.
• Давление сжатия в процессе отверждения.

СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЬ — это

Сэндвич-конструкция — это процесс изготовления «сэндвича» из легкого материала сердцевины с низкой плотностью, скрепленного между двумя слоями ламината, такого как углеродное волокно, стекловолокно или арамид / кевлар. Сердечники доступны из широкого спектра материалов, включая сотовые конструкции, различные типы пенопласта и легкую древесину, такую ​​как бальза.

Инженерная теория показывает, что жесткость на изгиб любой панели пропорциональна кубу ее толщины.
Такое использование разделения структурных обшивок с помощью материала сердцевины обеспечивает более высокие прочностные свойства, чем свойства одних обшивок. Увеличивая толщину сердечника, можно увеличить жесткость сэндвича без значительного увеличения веса и стоимости.

Ламинированные конструкции

Композиты могут изготавливаться с внутренней сердцевиной или без нее.
материала.Ламинированная конструкция с сердцевиной
называется сэндвич-структурой. Конструкция из ламината
сильный и жесткий, но тяжелый. Сэндвич-ламинат
равен по прочности, а вес намного меньше; меньше
вес очень важен для аэрокосмической продукции.

Сердцевина ламината может быть сделана практически из чего угодно.
Решение обычно основывается на использовании, силе,
и используемые методы изготовления.

Различные типы сердечников для слоистых конструкций включают:
жесткий пенопласт, дерево, металл или аэрокосмические предпочтения
соты из бумаги, номекса, углерода,
стеклопластик или металл. На рис. 5-14 показан типичный сэндвич.
состав.

Очень важно правильно
методы строительства или ремонта ламинированных конструкций
чтобы гарантировать, что прочность не будет нарушена.Бутерброд
сборка производится из ламината высокой плотности
или сплошная лицевая сторона и задняя пластина и прослоение сердечника
в центре. Подбор материалов для лица
и заднюю панель решает инженер-конструктор,
в зависимости от предполагаемого применения детали. это
важно следовать руководству по техническому обслуживанию производителя
специальные инструкции по тестированию и ремонту
процедуры применительно к конкретному воздушному судну.

Армированный пластик

Армированный пластик — применяемый термореактивный материал.
при изготовлении обтекателей, антенных крышек и
законцовки крыльев, а также в качестве изоляции для различных электрических
оборудование и топливные элементы. Обладает отличным диэлектриком.
характеристики, которые делают его идеальным для обтекателей;
однако его высокое отношение прочности к весу, сопротивление
плесени, ржавчины и гниения, а простота изготовления делает
он одинаково подходит для других частей самолета.

Формованные армированные пластмассовые детали самолетов.
из массивных ламинатов или ламинатов типа сэндвич.
Смолы, используемые для пропитки стеклоткани, имеют контактный
тип давления (требующий небольшого давления или его отсутствие во время
излечивать). Эти смолы поставляются в виде жидкости, которая может
различаются по вязкости от водоподобной консистенции до густой
сироп. Отверждение или полимеризация осуществляется за счет использования
катализатор, обычно пероксид бензоила.

Твердые ламинаты состоят из трех или более слоев.
из пропитанных смолой тканей мокрого ламинирования «вместе
для формирования цельного листа облицовки или формованной формы.

Сэндвич-ламинаты состоят из двух или
более твердые листовые облицовки или формованная форма, охватывающая
стеклопластиковая сотовая или вспененная сердцевина. Соты
сердечники изготовлены из стеклоткани, пропитанной полиэстером.
или комбинация нейлона и фенольных смол.Удельная плотность и размер ячеек сотовых заполнителей.
изменяется на значительной широте. Ячеистые сердечники
обычно изготавливаются из блоков, которые позже разрезаются на
желаемой толщины на ленточной пиле.

Сердечники из пенопласта составлены из комбинаций
алкидные смолы и метатолуолдиизоцианат. Тип сэндвича
Компоненты из стекловолокна, заполненные сердцевиной из пенопласта, производятся с очень жесткими допусками на
общая толщина формованного материала облицовки и заполнителя.Чтобы добиться такой точности, смолу заливают в
строгий допуск, формованная форма. Состав смолы
мгновенно вспенивается, заполняя пустоты в формованном виде
форма и образует связь между облицовкой и
основной.

границ | Поведение при деформационном упрочнении ламинатной структуры со стабильными биметаллическими интерфейсами bcc / fcc

Введение

Основным стимулом для производства биметаллических материалов является удовлетворение уникальных комбинаций улучшенных свойств при одновременном снижении общей стоимости (Zheng et al., 2013; Beyerlein et al., 2014a; Beyerlein et al., 2014b; Kong et al., 2019; Ли и др., 2020; Чжао и др., 2020). До сих пор предпринимались попытки снизить материальные затраты за счет плакирования высокопрочной пластины из мягкой стали антикоррозионным материалом, таким как алюминий, медь, титан, нержавеющая сталь и т. Д. (Yang et al., 1996; Gurgutlu et al., 2005 ; Zhang et al., 2011). Хотя обычная технология облицовки, то есть диффузионное соединение, обладает большими преимуществами для соединения этих разнородных материалов (Zhao et al., 2020), метод не подходит для практического применения, особенно для крупномасштабных конструкционных материалов, таких как листы, отчасти из-за ограниченных размеров и более низкой производительности (Guo, 2015).

В качестве альтернативы, накопительное валковое соединение (ARB) (Saito et al., 1999) применялось для изучения возможности соединения разнородных материалов, включая Ti / Al (Yang et al., 2010), Cu / Ag и Cu / Zr (Ohsaki et al., 2007), Al / Cu (Toroghinejad et al., 2013) с целью изучения влияния параметров обработки на микроструктуру границы раздела и общие механические свойства.Кроме того, в последнее время интерес вызывает изучение биметаллических интерфейсов. Например, Ma et al. (Wu et al., 2014) исследовали слоистую наноструктурированную (Cu-Zn) / крупнозернистую (чистую Cu) структуру и исследовали влияние разницы в размерах зерен на границе раздела на механическое поведение. Было обнаружено, что граница раздела, вызванная нестабильностью при растяжении, играет решающую роль в общем упрочнении и совместной деформации материалов GS. Beyerlein et al. (Beyerlein et al., 2014a; Beyerlein et al., 2014b) и Zheng et al. (Zheng et al., 2013) продемонстрировали появление пластически и термически стабильной границы раздела Cu fcc / Nb bcc во время ARB. Однако деформационное поведение границы раздела ОЦК / ГЦК в этих биметаллических материалах во время последующей пластической деформации еще предстоит полностью исследовать, хотя оно действительно играет решающую роль в общем упрочнении и совместной деформируемости (Beyerlein et al., 2012; Wu et al., 2014; Ma et al., 2015).

Таким образом, целью данной работы является изучение деформационного поведения границы раздела биметаллов с ОЦК / ГЦК в трехслойном многослойном листе Cu / низкоуглеродистой стали / Cu, который производится путем сочетания диффузионного связывания с промышленной прокаткой.Особое внимание уделяется фундаментальному пониманию совместных деформируемости и свойств упрочнения между слоями посредством испытания на прерывистое растяжение в сочетании с нано-вдавливанием.

Экспериментальные процедуры

Пластины из технической чистой меди (толщиной ∼10 мм) и мягкой стали (0,12C-0,3Si-0,4Mn, толщиной ∼50 мм) использовали для производства трехслойных ламинатных листов Cu / сталь / Cu. После очистки поверхности было выполнено диффузионное соединение при 850 ° C и 20 МПа в защитной атмосфере Ar для образования прочного межфазного соединения с последующей горячей прокаткой до общей толщины 3.5 мм при ∼880 ° C. После отжига при ~ 800 ° C в течение 1 ч и охлаждения в печи до комнатной температуры листы ламината дополнительно подвергали холодной прокатке до ~ 1 мм за один проход, перпендикулярно направлению горячей прокатки.

Из катаных листов была вырезана серия образцов ламината размером 25 × 6 × 1 мм 3 . Испытания на прерывистое растяжение были выполнены для четырех различных уровней деформации, то есть 6, 13, 20, 24% (разрушение) при скорости деформации 1,0 × 10 -4 с -1 .Кроме того, слои чистой меди с обеих сторон были удалены механической полировкой, чтобы сравнить сердцевину из мягкой стали с образцом ламината при тех же условиях деформации.

Микроструктуры и картирование элементов в приграничных областях были охарактеризованы с помощью FEI Quanta 3D FEG-SEM с системами TSL OIM EBSD и электронной дисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS). Сканирующая электронная микроскопия (FEG-SEM; Zeiss-Supra 55 VP) использовалась для изучения поверхности излома и межфазных особенностей.

Измерения наноиндентирования проводились на всех образцах ламината с разрывом и трещинами с использованием индентора Берковича при комнатной температуре в режиме непрерывного измерения жесткости. Пиковая сила 0,5 мН была приложена с постоянной скоростью нагружения 5 мкН / с. Среднее значение твердости в каждой точке определялось с использованием экспериментальных исходных данных по меньшей мере из 10 отдельных отпечатков.

Результаты и обсуждение

Рисунок 1A представляет собой карту EBSD в поперечном сечении, показывающую типичные микроструктуры, состоящие из слоев чистой меди (∼130 мкм) с каждой стороны и слоя мягкой стали внутри (∼870 мкм).Дальнейший анализ изображения EBSD с высоким разрешением (рис. 1B) показывает, что исходный биметаллический интерфейс демонстрирует непрерывность связи, и не видно драматических трещин или расслоений от ОЦК Fe до ГЦК Cu. Профили ориентации на Рисунке 1C демонстрируют, что биметаллическая граница раздела имеет гораздо большие угловые разориентации, чем обычная граница зерен феррита. Возникновение такой низкоэнергетической граничной структуры, вероятно, приводит к превосходной механической стабильности биметаллической границы раздела (Beyerlein et al., 2014а; Beyerlein et al., 2014b). Точный интерфейс Cu / Fe можно определить по EDS, рис. 1D. Профили распределения элементов Fe и Cu имеют относительно крутые наклоны, что означает отсутствие значительной объемной диффузии с каждой стороны во время обработки. Как показано на бинарной фазовой диаграмме Fe-Cu (Atabaki et al., 2011), растворимость Fe в Cu очень ограничена, а коэффициент диффузии Cu в Fe очень низок (т. Е. 1,3–2,4 × 10 — 4 см 2 / с) даже при относительно высокой температуре (т.е.e., 1073–1173K) (Salje, Feller-Kniepmeier, 1977). Таким образом, все вышеперечисленные характеристики подтверждают наличие прочной и четкой границы раздела биметаллов ОЦК / ГЦК.

РИСУНОК 1 . Типичная структура поперечного сечения трехслойного композита Cu / сталь / Cu и особенности поверхности раздела: (A) Уникальная карта EBSD цвета зерен, указывающая на микроструктуру стали, плакированной медью; (B) Карта качества изображения с большим увеличением (IQ), отображающая хорошо связанный интерфейс Fe / Cu и три отдельные зоны; (C) Разница в углах разориентации между границей зерен феррита (GB) и гетерофазной границей раздела, соответствующая линиям 1 и 2 на b, соответственно; (D) Профиль энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX), показывающий элементное распределение меди, железа и кислорода на границе раздела связей.

На рис. 2А показаны кривые течения образцов ламината с разрывом на 6, 13, 20 и 24% (разрыв) в сочетании со стальным слоем после удаления слоев чистой меди механической полировкой. Одна примечательная особенность кривых «напряжение-деформация» заключается в том, что общая пластичность больше похожа на сталь, чем на медь. Равномерное удлинение при растяжении увеличивается на 2,5% при небольшом снижении напряжений течения на ~ 40 МПа по сравнению со стальным слоем. Другим важным фактом является то, что такие ламинатные структуры обладают исключительно высоким растягивающим напряжением по сравнению с чистой медью i.е. предел текучести в ~ 4 раза выше, при минимизации стоимости материала за счет использования дешевого стального сердечника.

РИСУНОК 2 . (A) Типичное истинное напряжение ( σ ) и скорость деформационного упрочнения, θ в зависимости от кривых истинной деформации, полученные при скорости деформации 10 −4 с −1 , в сочетании с испытаниями на прерывистое растяжение до 6%, 13% и 20% соответственно; (B) Профили распределения нанотвердости вблизи границы раздела биметалла с приложенной деформацией и планки погрешностей определяются из диапазона экспериментальных данных (> 10) в разных рядах на одинаковом расстоянии от границы раздела; (C) Сравнение экспериментальных и подогнанных кривых потока по уравнению Холломона.Здесь n * — средний показатель деформационного упрочнения, K — коэффициент прочности и r 2 — коэффициент корреляции.

Во время равномерной деформации взаимосвязь между истинным напряжением и истинной деформацией каждого компонента, то есть стали с ОЦК или меди с ГЦК, обычно можно описать уравнением Холломона σ i = k i ε ni .Было обнаружено, что существует относительно хорошее соответствие между подогнанными и экспериментальными кривыми (рис. 2С), вероятно, из-за относительно более тонких и мягких слоев меди по сравнению со стальным слоем. Однако значение n * , предсказываемое законом Холломона, составляет 0,256, что выше, чем нормальное мгновенное значение n (<0,2) для обычной мягкой стали при комнатной температуре. Более высокое значение n имеет тенденцию ограничивать начало локализации деформации и рост резких градиентов зерен.

Принимая во внимание незначительное влияние тонких слоев Cu на общее поведение потока слоистой структуры, поведение упрочнения анализируется и сравнивается со стальным слоем с использованием кривых скорости деформационного упрочнения ( θ = dσ / dε ) от истинной деформации ( ε ), рис. 2А. Напротив, по завершении выраженного плато напряжения течения образец ламината демонстрирует резкое увеличение напряжения с приложенной деформацией, что соответствует более высокой способности к упрочнению с максимальным значением θ , равным ~ 5000 МПа.Интересно, что образец ламината ведет себя более типично, показывая более медленное уменьшение θ , чем стальной слой, в большом диапазоне пятен (> 0,1). Резкое различие в поведении упрочнения предполагает, что дополнительное деформационное упрочнение происходит вблизи границ раздела ОЦК / ГЦК между мягкими поверхностными слоями и твердым средним слоем.

Более подробный анализ этого поведения при упрочнении был проведен с использованием серии испытаний на прерывистое растяжение в сочетании с нано-вдавливанием.Как обычно наблюдается, значения твердости ( H ) увеличиваются с приложенной деформацией, рисунок 2B. Однако дальнейший анализ данных показывает, что увеличение твердости ( H ) тесно связано с различными стадиями пластической деформации, как показано в Таблице 1.

ТАБЛИЦА 1 . Увеличение твердости каждого отдельного слоя в зависимости от приложенной деформации во время испытания на растяжение.

Даже несмотря на то, что в общем поведении потока будет преобладать более толстый слой стали, все же интересно исследовать твердость слоя Cu.Используя увеличение твердости для обозначения увеличения прочности, после деформации до 0,058 (стадия I) слой Cu упрочняется на ~ 21%, в то время как увеличение составляет ~ 36% для стального слоя. Несмотря на то, что оба слоя подвергаются относительно большому упрочнению на начальном этапе, слой твердой стали по-прежнему вносит основной вклад в макроскопическое упрочнение по сравнению с мягким слоем меди. Впоследствии слой Cu демонстрирует более сильное упрочнение, причем относительное увеличение прочности эквивалентно стальному слою при истинной деформации 0.18. Уникальное усиление согласуется с приведенным выше анализом деформационного упрочнения на Рисунке 2А. В этом случае более ранняя нестабильность при растяжении в среднем слое стали сдерживается соседними стабильными слоями Cu с обеих сторон. Фактически, взаимное ограничение между слоями добавляет дополнительное деформационное упрочнение и, следовательно, позволяет стальному слою равномерно деформироваться в дальнейшем (Wu et al., 2009). Это также является причиной того, что образец ламината имеет более медленное снижение скорости деформационного упрочнения, чем средний стальной слой с приложенной деформацией (> 0.1). Следовательно, нестабильный стальной слой должен образовывать единый объем со стабильными слоями Cu, чтобы эффективно производить дополнительное деформационное упрочнение, чтобы отсрочить начало образования шейки (Evans and Hirth, 1992; Gutierrez Urrutia and Raabe, 2012).

Типичная эволюция микроструктуры с деформацией растяжения в приграничной области также была проиллюстрирована на Рисунке 3, где выбраны два уровня инженерной деформации, 13 и 24%. После деформации 13% в слое Cu появляются бороздки в виде параллельных пакетов, которые развиваются преимущественно в зернах с ГЦК-решеткой с ориентацией, близкой к <110> и <111>, рис. 3A (двойникование при отжиге).Напротив, стальной слой имеет полосы скольжения, которые образуются в текстурированных зернах с ОЦК <111> и <001>, рис. 3В. Активация дополнительных систем двойникования или скольжения во время деформации может быть объяснена тем фактом, что происходят нерегулярные вращения кристаллов, особенно в областях, прилегающих к границам раздела ОЦК / ГЦК, из-за деформации сдвига (рис. 4С) из-за взаимного ограничения между мягким и гладким слоями. твердые слои (Wu et al., 2009). При увеличении деформационной деформации до 24% (разрушение) явно существуют двойники отжига (рис. 3C, 4), которые действуют как эффективное препятствие для движения дислокаций и, следовательно, уменьшение легкости пластической деформации упрочняет материал.Таким образом, можно сделать вывод, что наличие двойников отжига или увеличение полос скольжения во время деформации и сдвига из-за взаимной связи между слоями могут быть основными причинами наблюдаемого упрочнения в приграничных областях.

РИСУНОК 3 . Карты обратной полюсной фигуры, показывающие эволюцию микроструктуры поперечного сечения в условиях деформации растяжением: (A) ГЦК-зерен с двойниковыми границами в слое Cu и (В) ОЦК-зерен с полосами скольжения после деформации растяжения 13 %; (C) ГЦК-ОЦК граница раздела биметалла в образце сломалась при деформации растяжения 24%. (D) показывает профиль разориентации вдоль желтой линии (C) пересекает границу раздела.

РИСУНОК 4 . Обзор фрактограмм SEM границы раздела биметалл Cu / сталь после разрушения при растяжении. (A) Типичная морфология на границе латеральной трещины; (B) Общая фрактограмма после разрушения и (C) Явление сдвига между слоями меди и стали.

Целостность биметаллической границы раздела bcc / fcc после испытания на растяжение исследуется с помощью SEM, выявляя непрерывность связи, т.е.е., отсутствие внутренних трещин или разрыва по всей зоне деформации, рис. 4А. Поверхность излома на Рисунке 4B демонстрирует типичный луноподобный характер в приграничных областях, что позволяет предположить, что образцы ламината ломаются пластично. Другой примечательной особенностью поверхности излома является деформация сдвига, возникающая между границами раздела, рис. 4C. Происхождение явления сдвига является результатом реакции на несовпадающую нестабильность растяжения на границах раздела, и, следовательно, взаимное ограничение между мягким и твердым слоями фактически приводит к дополнительному упрочнению.В результате более раннее образование шейки в нестабильном слое стали может быть быстро подавлено соседними стабильными слоями Cu с обеих сторон (Balke and De Hosson, 2001; Quadir et al., 2009; Wu et al., 2014; Ma et al. ., 2015; Liu et al., 2017; Liu et al., 2018).

Заключение

Таким образом, двухэтапный процесс, включающий диффузионную сварку и обычную прокатку, был успешно применен для создания хорошо скрепленной границы раздела биметаллов с ОЦК / ГЦК. Слоистая структура ведет себя более типично, показывая более медленное уменьшение θ , чем стальной слой, в большом диапазоне истинной деформации 0.1–0,2, что означает дополнительное упрочнение деформации и, следовательно, более высокую пластичность. Недавно разработанная ламинатная структура обеспечивает гораздо более высокое растягивающее напряжение по сравнению с чистой медью, то есть предел текучести в ~ 4 раза выше, при минимизации стоимости материала за счет использования дешевого стального сердечника. Увеличение плотности двойников или полос скольжения и деформация сдвига из-за взаимного ограничения между слоями могут быть основными причинами поведения упрочнения в приграничных областях. Кроме того, высококачественный интерфейс bcc / fcc сохраняет свою целостность даже при разрушении.Эта предварительная работа указывает на то, что хорошо связанная граница раздела биметаллов ГЦК / ОЦК играет решающую роль в подавлении нестабильности при растяжении слоистых композитов.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Вклад авторов

XH: концепция, написание, эксперимент; ЗЛ: эксперимент; MC: письмо, эксперимент; PH: надзор, модификация.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Настоящая работа выполнена при поддержке Deakin Advanced Characterization Facility. Авторы выражают признательность за финансовую поддержку Фонду естественных наук Китая (гранты № 51975111/51671149) и Фонду фундаментальных исследований центральных университетов Китая (№ N2002002 / N180702012).

Ссылки

Атабаки, М. М., Вати, Дж. Н. и Идрис, Дж. Б. (2011). Труды 26-й конференции общества термической обработки ASM .Редакторы Б. Л., Фергюсон, Р., Джонс, Д. С., Мавкензи и Д. Вейрес (США: ASM International), 20–43.

Google Scholar

Балке П. и Де Хоссон Дж. Т. М. (2001). Ориентационная визуализация под микроскопом in situ деформированной сверхнизкоуглеродистой стали. Scripta Mater. 44, 461–466. doi: 10.1016 / s1359-6462 (00) 00632-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бейерлейн, И. Дж., Мара, Н. А., Ван, Дж., Карпентер, Дж. С., Чжэн, С.J., Han, W.Z., et al. (2012). Структура-свойство-функциональность биметаллических интерфейсов. J. Occup. Med. 64, 1192–1207. doi: 10.1007 / s11837-012-0431-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бейерлейн, И. Дж., Майер, Дж. Р., Маккаб, Р. Дж., Чжэн, С. Дж., Карпентер, Дж. С., и Мара, Н. А. (2014a). Влияние скольжения и двойникования на кристаллографическую устойчивость биметаллических границ раздела в нанокомпозитах при деформации. Acta Mater. 72, 137–147.doi: 10.1016 / j.actamat.2014.03.041

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бейерлейн, И. Дж., Майер, Дж. Р., Чжэн, С., Мара, Н. А., Ван, Дж., И Мисра, А. (2014b). Возникновение устойчивых интерфейсов при экстремальной пластической деформации. Proc. Natl. Акад. Sci. США. 111, 4386–4390. DOI: 10.1073 / pnas.1319436111

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Evans, A. G., and Hirth, J. P. (1992). Деформация керметов нанометрового размера. Scripta Metall.Матер. 26, 1675–1680. doi: 10.1016 / 0956-716x (92)

-j

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гуо, Дж. Ф. (2015). «Процессы сварки в твердом состоянии в производстве, Справочник по технологиям и технологиям производства», в Справочник по технологиям и технологиям производства . Редактор A. Y. C., Ни (Лондон: Springer), 569–592.

Google Scholar

Гургутлу А., Гюленц Б. и Финдик Ф. (2005). Исследование стыков меди и нержавеющей стали, образованных сваркой взрывом. Mater. Des. 26 497–507. doi: 10.1016 / j.matdes.2004.07.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gutierrez-Urrutia, I., and Raabe, D. (2012). Многоступенчатое деформационное упрочнение за счет дислокационной субструктуры и двойникования высокопрочной и вязкой стали Fe-Mn-Al-C с пониженным весом. Acta Mater. 60, 5791–5802. doi: 10.1016 / j.actamat.2012.07.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kong, X. F., Beyerlein, I. J., Liu, Z. R., Yao, B.N., Legut, D., Germann, T. C., et al. (2019). Более прочные и отказоустойчивые с трехмерными зубчатыми биметаллическими интерфейсами. Acta Mater. 166, 231–245. doi: 10.1016 / j.actamat.2018.12.051

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, Z., Zhao, J., Jia, F., Liang, X., Zhang, Q., Yuan, X., et al. (2020). Межфазные характеристики и механические свойства дуплексного биметаллического композита из нержавеющей стали, полученного термической обработкой. Mater. Sci. Англ. 787, 139513.doi: 10.1016 / j.msea.2020.139513

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Б. Х., Инь Ф. Х., Дай Х. Л., Хе Дж. Н., Фанг В., Чен К. Х. и др. (2017). Поведение при растяжении и характеристики разрушения плакированных пластин из нержавеющей стали с различным межфазным статусом. Mater. Sci. Англ. 679, 172–182. doi: 10.1016 / j.msea.2016.10.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Б. Х., Вэй Дж. Й., Ян М. Х., Инь Ф. Х. и Сюй К. С. (2018).Влияние термической обработки на механические свойства стальных листов, плакированных медью. Вакуум 154, 250–258. doi: 10.1016 / j.vacuum.2018.05.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, X. L., Huang, C. X., Xu, W. Z., Zhou, H., Wu, X. L., and Zhu, Y. T. (2015). Деформационное упрочнение и пластичность крупнозернистого слоистого материала с наноструктурой. Scripta Mater. 103, 57–60. doi: 10.1016 / j.scriptamat.2015.03.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ohsaki, S., Като, С., Цудзи, Н., Окубо, Т., и Хоно, К. (2007). Объемное механическое легирование двухфазных микроструктур Cu-Ag и Cu / Zr методом накопительного валкового соединения. Acta Mater. 55, 2885–2895. doi: 10.1016 / j.actamat.2006.12.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Квадир, М. З., Ферри, М., Аль-Бухамад, О., и Манро, П. Р. (2009). Появление полос при сдвиге и текстуры рекристаллизации в многослойном листе из алюминиевого сплава, полученном с помощью накопительного валкового соединения. Acta Mater. 57, 29–40. doi: 10.1016 / j.actamat.2008.08.056

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сайто Ю., Уцуномия Х., Цудзи Н. и Сакаи Т. (1999). Новый процесс сверхвысокой деформации для сыпучих материалов — разработка процесса накопительного валкового соединения (ARB). Acta Mater. 47, 579–583. doi: 10.1016 / s1359-6454 (98) 00365-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Toroghinejad, M. R., Jamaati, R., Dutkiewicz, J., and Szpunar, J. A. (2013). Исследование наноструктурированного композита алюминий / медь, полученного методом накопительного валкового соединения и складывания. Mater. Des. 51, 274–279. doi: 10.1016 / j.matdes.2013.04.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, X. L., Jiang, P., Chen, L., Yuan, F. P., and Zhu, Y. T. (2014). Чрезвычайное деформационное упрочнение за счет градиентной структуры. Proc. Natl. Акад. Sci. США 111, 7197–7201. DOI: 10.1073 / pnas.1324069111

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг Д., Цижек П., Ходжсон П. и Вен К. Э. (2010). Ультратонкий композит Ti / Al с равноосным зерном, полученный методом накопительного валкового склеивания. Scripta Mater. 62, 321–324. doi: 10.1016 / j.scriptamat.2009.11.036

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yang, Y., Xinming, Z., Zhenghua, L., and Qingyun, L. (1996). Полоса адиабатического сдвига на титановой стороне на границе раздела покрытия из взрывчатого вещества Ti / низкоуглеродистой стали. Acta Mater. 44, 561–565. doi: 10.1016 / 1359-6454 (95) 00200-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, G., Su, W., Zhang, J., and Wei, Z., (2011). Пайка трением с перемешиванием: новый процесс для изготовления слоистого композита алюминий / сталь и для разнородного соединения алюминия со сталью. Металл. Матер. Пер. 42, 2850–2861. doi: 10.1007 / s11661-011-0677-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhao, K. N., Xu, D. X., Li, H. X., Wang, J., Ma, Y. Z., and Zhang, J. S. (2020). Изготовление, микроструктура и свойства биметаллических композитов Mg / Mg, армированных межфазной границей, с помощью долгопериодных упорядоченных структур. J. Сплавы Compd. 816, 152526. doi: 10.1016 / j.jallcom.2019.152526

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжэн, С.Дж., Бейерлейн, И. Дж., Карпентер, Дж. С., Канг, К., Ван, Дж., Хан, В. З. и др. (2013). Высокопрочные и термостойкие объемные нанослоистые композиты за счет индуцированных двойников границ раздела. Nat. Commun. 4, 1–8. doi: 10.1038 / ncomms2651

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Слоистая структура, вызванная частичным натрием, и высокая циклическая стабильность черного фосфора для натриево-ионных аккумуляторов

Черный фосфор (BP) является многообещающим анодным материалом для натриево-ионных батарей (SIB) из-за его чрезвычайно высокой теоретической емкости.Однако большое изменение объема и нарушение слоистой структуры приводят к быстрому снижению емкости во время циклирования. В данном случае наше исследование с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) in situ демонстрирует высокоанизотропную диффузию Na и образование чередующихся слоистых и аморфных ламелей в нанолистах БП с небольшим объемным расширением, вызванным частичным натрием. Вдохновленные этими результатами, мы систематически исследуем циклическую способность БП при контролируемых разрядных мощностях с использованием полуэлементных SIB, ожидая достижения хорошей циклируемости за счет потери части емкости и сохранения слоистой структуры БП.Наши результаты показывают, что циклическая стабильность BP, очевидно, улучшается за счет надлежащего управления производительностью. Когда разрядная емкость ограничена на уровне 400 мА ч г −1 , полуячейка может выдержать более 100 циклов с массовой загрузкой активного материала ∼2 мг · см −2 , что составляет не менее 4 раз дольше, чем при ограничении емкости 600 мА рт. ст. −1 или выше. ТЕМ in situ, и электрохимические испытания показывают, что поддержание слоистой структуры за счет управления емкостью является ключевым фактором для улучшения циклируемости БП в качестве анода в SIB.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент…

Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Поведение типичной пористой ламинатной структуры при растяжении и деформации при различных температурах

В этом исследовании в качестве материала для испытаний используется суперсплав Ni-Cr-W Gh4230.В соответствии с реальной структурой жаровой трубы разработан образец пористой ламинатной структуры. Конструкция состоит из ударных отверстий, переливных отверстий и штифтовых ребер. Для изучения высокотемпературных механических свойств и механизма разрушения образцов с пористой слоистой структурой были проведены испытания на высокотемпературное растяжение при 650 ° C, 750 ° C и 850 ° C, а нефограммы деформации образцов были получены цифровым методом. метод корреляции изображений (ДИК). Из-за большого количества и плотного расположения отверстий для перелива на нефограмме деформации можно обнаружить очевидный эффект интерференции отверстий.Концентрация напряжений вокруг поры и интерференция между порами обеспечивают приоритетные места и пути возникновения и распространения микротрещин. Испытание показало, что микротрещины в пористой ламинатной структуре сначала возникают вокруг отверстия, сначала разрушается поверхность перелива, после чего разрушается поверхность удара. Прочность сплава показывает значительную температурную чувствительность к температуре. От 650 ° C до 750 ° C предел прочности (σ b ) и предел текучести (σ 0.2 ) несколько уменьшаются, но значительно уменьшаются при 850 ° C. Микроструктура поверхности излома показывает, что все микротрещины возникают на границе раздела между матрицей и карбидами, но характер разрушения образцов постепенно меняется от межзеренного разрушения к транскранулярному по мере повышения температуры.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *