Облицовочные материалы это: Облицовочные материалы | это… Что такое Облицовочные материалы?

Содержание

Облицовочные материалы, какой лучше?

Облицовочные материалы, какой лучше?

Продукция

Сайдинг

7%

Кирпич

40%

Штукатурка

29%

Камень

5%

Дерево

19%

  • Сайдинг
    7%

    170

  • Кирпич
    40%

    939

  • Штукатурка
    29%

    683

  • Камень
    5%

    115

  • Дерево
    19%

    438


Облицовочные материалы

Рассмотрим облицовочные материалы, но для начала дадим определение. Облицовочные материалы – это строительные материалы, применяемые для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений, основа для формирования эстетичного архитектурного образа зданий, путем придания определенного внешнего облика, своего рода «одежда» дома. Облицовка не только даёт основу для внешнего вида, но и защищает здание.
Сайдинг
Сайдинг – это стеновые и облицовочные панели для облицовки и защиты фасадов домов от внешних воздействий.
Плюсы сайдинга:

  • Высокая сопротивляемость широкому спектру внешних воздействий, таких как повышенная влажность, солнечные лучи, температурные колебания, умеренно кислотные и щелочные среды.
  • Устойчивость к умеренным механическим повреждениям и царапинам.
  • Отсутствие эффектов растрескивания, расслаивания и шелушения.
  • Устойчивость к умеренным механическим повреждениям и царапинам.
  • Отсутствие эффектов растрескивания, расслаивания и шелушения.
  • Устойчивость к температурным деформациям, процессам коррозии и гниения.
  • Непривлекательность материала для насекомых-вредителей, небезопасных, например, для деревянной вагонки.
  • термостойкость (выдерживает температуру от +50 до −50 градусов).
  • Отсутствие электропроводности.
  • Наличие эффекта дыхания обшивки благодаря предусмотренным отверстиям в панелях и, как следствие, отвод конденсата по внутренней стороне панелей.
  • Простота в монтаже, эксплуатации и обслуживании. Для успешной работы с виниловым сайдингом нужен лишь небольшой навык обращения с инструментом. При установке панели просто защёлкиваются одна за другую и закрепляются саморезами или гвоздями. Монтаж можно осуществлять при любой погоде.
  • Отсутствие необходимости в ремонтных работах — в случае качественного первоначального монтажа уход будет заключаться в тривиальном ежегодном мытье водой с применением обычного моющего средства.
  • Способность сохранения первоначального цвета и формы в течение всего срока службы — до 50 лет.
  • Низкая стоимость.

Минусы сайдинга:

  • Большая часть покрытий, кроме металлических, плохо противостоит сильным механическим воздействиям.
  • Ограниченная цветовая гамма (для каждого вида своя).
  • Виниловые листы при пожаре плавятся, а на сильном морозе становятся хрупкими.
  • В плане архитектуры один из самых «бедных» материалов, сделать что-либо выдающееся не получится.
  • Высокие цены на базовые комплектующие элементы.


Кирпич
Как правило, применяется облицовочный кирпич, предназначение которого в наружной отделки стен и фундаментов зданий. Но подойти могут и простые строительные кирпичи. Кирпич это самый прочный материал для облицовки фасада дома. Он не только долговечен, но и весьма устойчив к перепадам температур. Если сайдинг и вагонку можно сравнить с обоями, повешенными на стену, то кирпич – это полноценная часть стены, укрепляющая её прочность.
Разновидности облицовочного кирпича зависят от технологий его производства:

  • Силикатный
  • Глазурованный
  • Клинкерный
  • Гипсопрессованный
  • Керамический

Плюсы кирпича:

  • Невысокое влагопоглощение (не более 6 процентов).
  • Прочность — выдерживает нагрузку, масса которой составляет 100-300 килограмм на один сантиметр площади (все зависит от марки).
  • Большое разнообразие в выборе рельефа, цвета и фактуры.
  • Морозоустойчивость, устойчивость к ультрафиолету и атмосферным явлениям.
  • Долговечность — облицовка, выполненная из данного строительного материала, прослужит вам как минимум 20 лет.
  • Возможность воплотить архитектурные решения
  • Способность к удалению вредных веществ – эта способность заключается в том, что кирпич обладает таким свойством как выведение вредных веществ, которые поступают в дом из окружающей среды. Во время дождей кирпич очищается и сам по себе.
  • Применяется как при внутренней, так и при внешней отделки зданий.
  • Солидность, респектабельность здания.

Минусы кирпича:

  • Вероятность появления высолов — брака, который при покупке никак не заметишь.
  • Высокая стоимость по сравнению, с остальными отделочными материалами.
  • Неизбежность покупки одной партией всего нужного для облицовки кирпича, если произойдет ошибка в подсчетах и вам не хватит кирпича, то придется его докупать, а найти кирпич точно такого же цвета бывает затруднительно. При неверном выборе будет видно отличие в цветах, а это испортит общее впечатление от дома.


Штукатурка
Штукатурка – это отделочный слой, образованный затвердевшей строительной смесью, а также сама эта смесь. Применяется как при внутренней, так и при внешней отделки зданий (как и кирпич). С использованием штукатурки возможно создавать рельефные или гладкие поверхности стен фасада. К тому же оштукатуренные стены увеличивают пожаростойкость здания, улучшают его тепло- и звукоизоляцию. Самыми распространенными видами штукатурки сегодня являются: цементно-песчаная, фасадная (силиконовая, акриловая) и декоративная (мозаичная, «под шубу» и другие). Штукатурка относится к мокрой фасадной системе.

Мокрый фасад это когда при фасадных работах применяется вода. Штукатурки бывают множество видов и наносится на разнообразные поверхности, независимо утеплен ли фасада пенополистиролом или нет. Современные виды штукатурки позволяют наносить тонким слоем прямо на утеплитель и конечно же с применением фасадной сетки предназначенной для фасадной штукатурки.
Плюсы штукатурки:

  • Достаточно низкая стоимость материалов.
  • Широчайший размах решений для архитектуры. штукатурка создает нарядную поверхность; смотрится красиво.
  • Как и кирпич, штукатурка значительно укрепляет стены, защищает их.

Минусы штукатурки:

  • Сложности при работах, обязательно нужно нанимать специалистов.
  • Штукатурка разрушается, когда в неё или за её слой начинает попадать влага, то происходит процесс расширения в морозных условиях, что приводит к процессу разрушения. Это все связано с нарушением технологии внешней штукатурки, что происходит очень часто и что сложно проконтролировать.



Камень
Имеется в виду как натуральный, так и искусственный камень, по свойствам и внешнему виду они почти схожи. Отделка камнем придает фасаду красивый вид и индивидуальность. Но этот строительный материал не дает дополнительной теплоизоляции и защиты от влаги. Влага будет так же основной причиной, из-за которой камень после нескольких циклов замерзания-оттаивания отстанет от стены. Да и собственный вес материала достаточно высок для того чтобы применять его на весь фасад целиком; как правило, отделывается только цоколь.

Плюсы облицовочного камня:

  • Легкость и простота монтажа на любую стену. С помощью специального клея, даже не имеющий навыков профессионального каменщика человек, может самостоятельно осуществить монтаж фасада без каких-либо специальных приспособлений.
  • Стоимость зависит от того, какой камень был выбран, натуральный или искусственный.
  • Широчайший ассортимент продукции, предлагаемой различными производителями. На рынке представлен камень самой различной фактуры, размера, цветов и оттенков, за исключением натурального, хотя и здесь выбор довольно велик.

Минусы облицовочного камня:

  • Зависит от того, какой именно камень был подобран, натуральный или искусственный, натуральный, как правило надежнее и долговечнее, но и дороже.


Дерево
Для облицовки применяется в большинстве случаев вагонка. Кстати сайдинг, до того как появились пластиковые материалы, изготавливался за рубежом из дерева.
Плюсы дерева при облицовке:

  • Достаточно низкая стоимость
  • Простота и скорость в монтаже
  • Деревянная облицовка может «замаскировать» дом, придать ему деревянную внешность.

Минусы:

  • Данный материал является наиболее слабым в отношении пожаробезопасности.
  • Дерево подвержено коррозии и гниению, за исключением специально обработанных материалов, в любом случае дерево менее долговечное из всех перечисленных.
  • Возможность появления в стене различной живности.
  • Не пропускает воздух. При использовании нужно оставлять вентиляционное пространство между досками и стеной, иначе материал теплоизоляции будет преть.



  • С компьютера
  • Из интернета

Файл

Выравнивание нетслевасправапо центру

Описание

Зарегистрируйтесь, что бы иметь возможность комментировать. Или комментируйте используя учётную запись ВКонтакте!

Отделочные материалы: для чего нужны, классификация

← Пред. статьяПлитка: что это, виды, как производитсяПлитка — обычно имеется в виду керамический кафель — это пластины из обожжённой глины с песком и минеральными присадками, которые используются для облицовки, а также кладутся на пол. Обычно имеют прямоугольную форму, но это совсем необязательно, часто имеют глазурованное покрытие с рисунком или особенной фактурой…

30.07.2020Автор: Прораб

Просмотров: 377

След. статья →Хозтовары: что это, видыВ широком смысле к ним относятся все принадлежности, используемые в хозяйстве, будь то обустройство дома, дачи, сада и огорода, уборка и приготовление пищи, оборудование кухни и ванной комнаты. Если посмотреть на сайт Госстандарта, выяснится, что у хозяйственных товаров есть разделение на 6 видов, в зависимости от сферы применения и материала, из которого хозтовары выполнены…

  1. 1. Для чего нужны
  2. 2. Классификация отделочных материалов
  3. Связанные разделы-группировки каталога
  4. Статьи по теме

Для чего нужны

Помимо стройматериалов (перейти к товарам), существует огромная категория принадлежностей для отделки, ремонта и реконструкции помещений. Отделочные материалы (перейти к товарам) предназначены для декорирования изнутри и снаружи, а также для того, чтобы защитить постройку от агрессивных явлений окружающей среды: окисления, из-за которого на металле возникает ржавчина, выгорания, растрескивания.

Отделочных материалов настолько много, и они предназначены для настолько разных областей использования, что классифицировать их совсем непросто, только по отдельным признакам.

Классификация отделочных материалов

По месту использования:

  • для внутренней интерьерной отделки: штукатурка (перейти к товарам), керамическая плитка (перейти к товарам), металлические панели, пластик, специальные потолочные плиты, паркет, линолеум (перейти к товарам),
  • для внешней фасадной отделки: краска (перейти к товарам), керамогранит (перейти к товарам), керамическая и металлочерепица.

По назначению:

  • декоративно-отделочные — составы, плиты или рулонные материалы, для которых характерно нанесение сравнительно тонким слоем, в практически исключительно декоративных целях; лаки, краски, керамические и каменные плиты, обои (перейти к товарам) и линолеум,
  • конструкционно-отделочные, материалы на стыке строительных и отделочных, приносящие, помимо прочего, ощутимую конструкционную пользу. Это, например, облицовочный кирпич, сухие строительные смеси (перейти к товарам), блоки из бетона (перейти к товарам) и закалённого стекла,
  • специальные отделочные материалы, назначение которых — защищать от шума, излучения и и т. д.

Отделочные материалы условно делятся и по их физическому виду:

  • жидкие, такие как лакокрасочные изделия (перейти к товарам) или, например, наливные полы, в которых основой служит сочетание декоративного и связующего составляющих,
  • штучные, наборные из отдельных небольших изделий: керамическая плитка, кафель для ванной комнаты,
  • сборные, состоящие из более крупных элементов: гипсокартонные плиты (перейти к товарам), крупные керамогранитные плитки, стеновые панели (перейти к товарам).

Отдельное деление — по происхождению компонентов:

  • искусственные материалы создаются из сырья, которого в природе нет, и которое нужно изготавливать отдельно: это пластик, например,
  • натуральные материалы буквально можно взять из природы — такими являются декоративные камни (перейти к товарам), которыми отделывают фасады и интерьеры, или натуральная древесина, в том числе паркет.

Благодаря обилию отделочных материалов несложно подобрать то, что впишется и в дизайн-проект, и в бюджет, каким бы он ни был.

Связанные разделы-группировки каталога

Отделочные материалы

Штукатурка: что это, отличия от шпаклевки, как выбрать

Штукатурка — отделочный материал в виде строительного раствора, который предназначен для выравнивания поверхностей. В качестве основы обычно используются неорганические вяжущие материалы, среди которых распространены цемент, известь, гипс…

Керамогранит: что это, виды и особенности

Керамогранит — облицовочный материал, получаемый искусственным путём по методике, которая имитирует образование естественного камня. По физическим свойствам напоминает натуральный гранит, хотя фактически не имеет его в своём составе…

Линолеум: что это, виды, области применения

Линолеум — напольное покрытие, которое выпускается в виде рулонов и клеится к ровному полу при помощи специальных составов, мастик и клеёв. Рулоны могут иметь в ширину от 6 до 45 м, толщина слоя — от 0,5 мм для помещений с малой проходимостью до 8–9 мм для спортивных секций, актовых залов, складских и нагруженных офисных помещений…

Обои для стен: история и виды

​Украшение жилья — естественная потребность человека. Ещё пещерные люди покрывали каменные стены примитивными рисунками, иногда включающими в себя сложные сюжеты. Обои для стен появились давно, сначала в виде полотняной отделки с вышивкой, затем как роспись бумажного полотна, потом и в том виде, который известен нам…

Плитка: что это, виды, как производится

Плитка — обычно имеется в виду керамический кафель — это пластины из обожжённой глины с песком и минеральными присадками, которые используются для облицовки, а также кладутся на пол. Обычно имеют прямоугольную форму, но это совсем необязательно, часто имеют глазурованное покрытие с рисунком или особенной фактурой…

Лакокрасочные материалы: что это, виды

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) используются для обработки и окрашивания различных поверхностей, от дерева и металла до бетона. По сути являются композитом-раствором, который наносится на поверхность при помощи различных вспомогательных приборов, за счёт чего поверхность приобретает новые свойства…

Строительные материалы: что это, виды

К строительным материалам относятся материалы, которые применяются для строительства, реконструкции, ремонта зданий и сооружений. Сюда входят как базовые вроде глины, камня и песка, которыми человечество пользовалось испокон веков, так и современные сложные материалы — небьющееся стекло, пластик, железобетон и т. д…

декоративный кирпич и другие (видео и фото)

Вопрос, чем отделать помещения изнутри, в наше время актуален как никогда. Строительные материалы для облицовки и отделки представлены на рынке в огромном количестве, и сориентироваться в преимуществах того или иного вида может быть очень и очень сложно.

Мы рассмотрим основные отличия самых популярных видов отделки и особенности проведения работ своими руками.

В отделке можно скомбинировать несколько видов материалов, это придаст интерьеру оригинальность

Обзор самых популярных вариантов облицовки для внутренней отделки

На самом деле, существует несколько основных критериев, по которым и подбирается нужный вариант:

  • Дизайнерская задумка, если у вас уже есть определенная концепция, которой вы решили придерживаться, чаще всего характер отделки предусматривается заранее, поэтому следует просто выбрать оптимальный вариант по качеству и стоимости.
  • Стоимость, очень многие материалы могут быть неоправданно дорогими, поэтому следует оценить свои финансовые возможности еще до покупки материалов.
  • Эстетическая составляющая, многие недорогие материалы смотрятся не очень привлекательно. Даже качественные изделия при неправильных сочетаниях могут смотреться непривлекательно.
  • Качество, пожалуй, самый главный фактор долговечности вашего ремонта. Следует приобретать только продукцию известных производителей, на которую есть отзывы покупателей.
  • Сложность монтажа, этот фактор важен, если ремонт производится самостоятельно, ведь работать с некоторыми видами отделочных материалов без профессиональной подготовки очень сложно.

В отличие от других технологий – штукатурки, наклеивания обоев, облицовочные панели для внутренней отделки сложнее в работе, зато и полученный результат гораздо привлекательнее.

Статьи по теме:

  • Отделочные материалы для внутренних стен

Пластиковые панели

С помощью панелей из пластика можно провести отделку очень быстро

Без сомнения, самый бюджетный вариант из всех облицовочных материалов.

Пластик широко используется в самых различных сферах строительства и ремонта в силу ряда причин:

  • Низкая стоимость материала. Из всех вариантов это самый дешевый, поэтому он незаменим, если требуется бюджетное решение для того или иного помещения.
  • Простота монтажа – вы легко справитесь с работами по облицовке стен без посторонней помощи.
  • Легкий вес, обшивка практически не нагружает конструкцию здания. Благодаря этому пластик можно применять там, где не подойдет любой другой материал.
  • Стойкость к воздействию влаги – пластик не гниет, не портится от воды, поэтому его часто применяют для отделки стен в санузлах, ванных и душевых комнатах.
  • Достаточно широкий выбор расцветок, вариантов длины и ширины панелей, благодаря чему можно подобрать оптимальный вариант практически для любого помещения.

К недостаткам относятся низкая эстетическая привлекательность, недостаток устойчивости к деформационным воздействиям, слабая стойкость к огню и полностью ненатуральный состав, вследствие чего материал никак нельзя назвать экологичным.

Работы по облицовке стен пластиком производятся следующим образом:

  • Вначале стоит замерить стены и высчитать необходимый объем материалов и комплектующих. Кроме того, не забудьте запастись всем необходимым инструментом и метизными изделиями для крепежа.
  • Далее следует обустроить каркас, к которому и будут крепиться панели. Его можно изготовить из металлического профиля либо из деревянного бруска, толщина которого должна обеспечивать необходимую жесткость конструкции, шаг брусков не должен составлять более 40 см. И не забывайте контролировать плоскость каркаса с помощью уровня, иначе стены будут кривыми.

Панели крепятся к деревянным брускам при помощи специальных скоб – кляймеров

  • Последний этап – крепление панелей. Делать это лучше всего с помощью кляймеров либо строительным степлером. Резка панелей может производиться ножовкой по дереву с мелким зубом, ножовкой по металлу или строительным ножом.

Совет!
Пластик хорошо подойдет для отделки нежилых помещений, коридоров, балконов и лоджий.
В жилых комнатах его использовать не рекомендуется.

Цокольный сайдинг

На фото – имитация различных структур, позволяющая использовать материал и внутри помещений

Изначально этот вариант был разработан для применения на наружных цоколях зданий и сооружений, но в последнее время стал использоваться и для интерьеров. Если вам нужна облицовка под кирпич для внутренней отделки, но стены слишком слабые, или натуральный материал вам не по карману, то цокольный сайдинг станет отличным вариантом.

Достоинствами можно считать высокую прочность и долговечность листов. Такой пластик смотрится гораздо привлекательнее, чем обычные пластиковые стеновые отделочные панели, но с натуральным материалом ему, конечно, не сравниться.

Он выпускается в листах площадью около 0.5 квадратного метра, из комплектующих поставляются наружные углы и стартовая планка.

Работы с материалом не вызовут особенных затруднений:

  • После приобретения необходимых материалов необходимо приступать к крепежу обрешетки. Самая простая конструкция при облицовке стены – вертикальная с шагом реек примерно в 45 сантиметров.
  • Так как монтаж облицовки начинается снизу, вначале по уровню крепится стартовая планка, для чего по низу также крепится брусок. Не помешает и дополнительное усиление конструкции на наружных углах.
  • Вертикальные швы листов не должны совпадать – это значительно ослабляет поверхность. Резку материала проще всего производить с помощью электрического лобзика.
  • Еще один нюанс – панели не прижимаются жестко: между шляпкой самореза и листом должно оставаться небольшое расстояние, предохраняющее материал от повреждения при перепадах температур.

Множество фактур позволит подобрать идеальный вариант для помещения

Применение цокольного сайдинга внутри помещений чаще всего оправданно в случае облицовки балконов, кладовых, мест с повышенной влажностью. С его помощью можно оформить комнату в стиле «Лофт», при этом затраты будут достаточно разумными.

Керамическая плитка

Еще один хорошо знакомый покупателям материал, который используется вот уже на протяжении нескольких десятилетий

Облицовочная плитка для внутренней отделки чаще всего применяется на кухнях, в ванных комнатах и санузлах, а также в коридорах, банях и бассейнах.

Достоинств у материала очень много: высочайшая прочность поверхности и ее долговечность, широчайший выбор расцветок, декоративных элементов и конфигурации плитки, влагостойкость и многое другое.

Если вы решили облицевать стены или их часть, вначале следует рассчитать необходимое количество материала в квадратных метрах. Если будут использоваться декоративные вставки или бордюры, то они считаются в погонных метрах. Также не забудьте приобрести клей для плитки, его объем зависит от слоя смеси, которая будет наноситься.

Работы по облицовке поверхности данным способом значительно отличаются от вышерассмотренных:

  • Главное, что следует помнить: от качественной подготовки поверхности зависит прочность и качество укладки всей системы. Поэтому вначале выравниваются стены, после чего их лучше прогрунтовать составом глубокого проникновения.

Грунтовка сделает основание гораздо крепче

  • При кладке плитки самое главное – контролировать плоскость поверхности с помощью уровня, ведь даже небольшие перепады значительно ухудшают внешний вид стен.
  • Инструкция по приготовлению клея обязательна для выполнения, ведь малейшие нарушения технологии могут значительно повлиять на прочность состава.
  • Чтобы расстояние между плитками было одинаковым, применяются специальные дистанционные крестики.
  • После застывания клея все швы заполняются специальным составом – фугой, которая надежно защищает основание от сырости и улучшает внешний вид поверхности. В продаже можно найти составы самых разных цветов, поэтому вы подберете нужный вариант

Аккуратность – залог качественной укладки плитки

Декоративный кирпич

Декоративный кирпич сложно отличить от настоящего

Этот – сравнительно новый материал – с каждым годом становится все популярнее ввиду простоты работ с ним и отличного результата, получаемого после завершения работ.

Декоративный облицовочный кирпич для внутренней отделки имеет массу отличий:

  • Низкая нагрузка на конструкции ввиду небольшого веса изделий, ведь толщина фрагмента составляет 4-5 миллиметров. Ввиду этого материал прост в транспортировке и погрузке и занимает мало места.
  • Простой процесс монтажа – вы без труда справитесь с работой, так как ввиду небольшого размера фрагментов их легко приклеивать.
  • Низкая цена – в сравнении с другими вариантами вы сможете сэкономить значительные средства, некоторые применяют облицовочный кирпич для наружной отделки, но его стоимость выше в несколько раз.

Процесс укладки материала достаточно прост, но следует помнить основные правила:

  • Поверхность под облицовку должна быть тщательно выровнена и обработана грунтовкой, можно с добавлением кварцевых вкраплений – они улучшают адгезию.
  • Приклеивание лучше всего начинать снизу и постепенно двигаться вверх, постоянно контролируя плоскость.
  • Кладка может быть как бесшовной, так и со швами – это придает стене сходство с настоящим кирпичом.
  • Часто для улучшения вида стены швы выкрашиваются в какой-либо цвет.

Важно!
Чтобы между фрагментами сохранялись ровные зазоры, лучше использовать специальные дистанционные крестики либо клинья.

Декоративный кирпич бывает сложно отличить от настоящего

Следует помнить, что если для наружных работ применяется исключительно бетонный вариант декоративного кирпича, то внутри можно применять и варианты из гипса – они отлично служат в помещениях и стоят значительно дешевле.

Искусственный камень

С помощью такой облицовки можно сделать очень привлекательный интерьер

Этот вариант также достаточно популярен в силу того, что довольно точно имитирует поверхность настоящего камня, но стоит гораздо меньше,и уложить его без посторонней помощи значительно проще:

  • Главное – хорошо подготовленная поверхность. Для упрощения выкладывания углов лучше выбрать материал с готовыми угловыми элементами.
  • Крепление фрагментов производится с помощью обычного плиточного клея, причем очень удобно то, что не нужно следить за швами – фрагменты укладываются вплотную.

Другие виды отделки

Какой бы облицовочный материал для внутренней отделки вы не выбрали, главное, чтобы он хорошо сочетался с окружающей обстановкой и был достаточно долговечным.

Мы рассмотрели основные варианты, но их существует очень много, какие-то, как натуральный камень, очень дороги и сложны в монтаже, другие, такие как МДФ, недостаточно прочны. А ведь можно в качестве облицовки применять фанеру, ДСП, деревянную вагонку, блок-хаус и многое другое.

МДФ очень напоминает древесину, но плохо переносит сырость и легко повреждается

Все варианты, описанные в данном обзоре, являются наиболее популярными и востребованными, каждый из них обладает своими особенностями, и применим к конкретным условиям.

Помните, что правильный монтаж не менее важен, чем качественный материал, поэтому выбирайте вариант, который сможете сделать самостоятельно. Лучше потратить лишние средства и пригласить специалиста, чем испортить облицовку и потратить вдвое больше.

Вывод

Какой выбор сделать зависит только от вас. Главное, сделать все добротно и в соответствии с требованиями технологии. Видео в этой статье поможет разобраться в данном вопросе еще лучше.

Добавить в избранное Версия для печати

Внутренние облицовочные материалы для стен и их применение

Современные производители предлагают множество облицовочных материалов для стен, различных по свойствам, составу, внешнему виду. Некоторые из них чаще применяют в общественных интерьерах, другие – в жилых. Выбор отделки становится непростой задачей даже для профессиональных дизайнеров. Перед тем как купить внутренний облицовочный материал, необходимо разобраться, чем они отличаются между собой.

Краска. В качестве внутреннего облицовочного материала для стен рекомендуется использовать составы на водно-дисперсионной основе. У многих людей советского времени сохранились воспоминания об окрашенных стенах коридоров, санузлов, ванных комнат, которые выглядели очень скучно, а иногда создавали гнетущее впечатление. Современная отделка сильно отличается от старых красок.

Преимущества актуальных материалов:

  • широкий выбор цветов и фактур, возможность создания гладкой глянцевой, матовой, структурной, шелковистой поверхности;
  • легкость нанесения;
  • скорость высыхания;
  • устойчивость к воздействию воды;
  • отсутствие резкого запаха;
  • долгий срок службы.

Недостатки:

  • необходимость тщательного выравнивания, очистки, грунтовки основания;
  • высокая цена наиболее привлекательных образцов.

Пластиковые панели. Применение облицовочных материалов из пластмассы актуально для помещений с повышенной влажностью. Декоративные панели монтируют в коридорах, санузлах, ванных комнатах, кухнях. Пластик используют и в гостиных в качестве вставок. В зависимости от дизайна интерьера можно подобрать панели с имитацией деревянной, каменной, плиточной отделки.

Преимущества материала:

  • возможность монтажа пластика на стены с дефектами, неровностями;
  • небольшой вес, удобство в установке;
  • доступная стоимость в сочетании с привлекательным внешним видом;
  • возможность гигиенического ухода за покрытием.

Недостатки:

  • необходимость предварительного монтажа каркаса,
  • нулевая паропроницаемость,
  • способность плавиться и гореть при воздействии открытого огня.

Деревянные панели. Стеновые панели из натурального дерева – это солидный, массивный материал. Чаще всего такую облицовку применяют в кабинетах руководителей, в просторных каминных залах, переговорных комнатах и т. д. Деревянные панели являются декоративным элементом – их располагают вдоль нижней части стены или только на одной из стен и не используют в качестве основной отделки, особенно в тесных помещениях.

Преимущества материала:

  • возможность монтажа на стену с дефектами;
  • маскировка трубопроводов, электрокабелей и других коммуникаций;
  • устойчивость к перепадам температуры, эксплуатация в неотапливаемых помещениях;
  • эстетичный внешний вид;
  • экологическая безопасность;
  • тепло- и звукоизоляционные свойства.

Недостатки:

  • при избыточной влажности воздуха дерево деформируется,
  • для защиты от гниения и насекомых необходимо регулярно наносить специальные пропитки,
  • деревянные панели хорошо горят.

Обои. Помимо традиционных наклеиваемых материалов существуют также жидкие покрытия. Рассмотрим традиционные рулонные обои. Они выпускаются на основе обычной бумаги, флизелина, винила. Ассортимент дизайна широчайший – от строгих моноколоров до затейливых авторских фантазий. Можно подобрать материал для реализации любого проекта.

Преимущества обоев:

  • простота в монтаже;
  • широкий диапазон цен: от экономкласса до элитных эксклюзивных образцов;
  • экологическая безопасность;
  • возможность быстрого удаления старой отделки и наклеивания новой.

Недостатки:

  • невозможность применения в комнатах с повышенной влажностью;
  • способность впитывать грязь и запахи;
  • выцветание под действием прямых солнечных лучей;
  • поддержание горения (кроме стекловолокнистых и полимерных обоев с добавлением антипиренов).

Декоративный камень. Во внутренней отделке стен используют тонкую плитку, изготовленную из природных минералов или их аналогов: гипса, бетона, искусственного камня. Внешне такая облицовка практически не отличается от натуральной. Декоративный камень вписывается практически в любые интерьеры и выглядит эффектно. Его обычно используют в качестве дополнения к основной отделке, комбинируют со штукатуркой, обоями.

Преимущества материала:

  • эстетичный внешний вид,
  • высокая прочность,
  • устойчивость к воздействию влаги,
  • простой монтаж на клей.

Недостатки:

  • высокая стоимость;
  • большой вес отделки, предъявляющий особые требования к прочности и несущей способности стены.

Клинкерная плитка. Материал получают методом прессования смеси на основе сланцевой глины. Технология достаточно сложная и долгая, но позволяет изготавливать покрытие с высокими эксплуатационными характеристиками. Клинкерная плитка прокрашена в массе и практически не имеет пор. На стене материал имитирует кладку из кирпича. Плитку используют в качестве декоративного дополнения к основной отделке, а также для зонирования помещения посредством оформления отдельных стен или участков.

Преимущества материала:

  • высокая прочность,
  • устойчивость к выцветанию,
  • стабильность размеров во влажной атмосфере,
  • долгий срок службы.

Недостатки:

  • достаточно большой вес, который может ограничивать монтаж на гипсокартон и слабонесущие основания;
  • высокая стоимость;
  • сложность в монтаже.

Керамогранит. В интерьерах используют тонкую крупноформатную плитку с различными текстурами и расцветками. Керамогранит – это искусственный материал, сравнимый по основным характеристикам с природным камнем. Он придает комнатам богатый вид, преображает простые интерьеры в престижные авторские решения. Плитки редко используют в качестве основной отделки. Чаще керамогранит становится декоративным дополнением на одной или нескольких стенах в комнате.

Преимущества материала:

  • эстетичный внешний вид;
  • широкий выбор дизайна облицовки, включая имитацию дерева, камня, кожи и т. д.;
  • высокая механическая прочность;
  • экологичность;
  • простота в уходе;
  • влагостойкость;
  • пожаробезопасность.

Недостатки:

  • большой вес отделки,
  • высокая стоимость,
  • сложность ремонта покрытия при локальном повреждении.

Декоративная штукатурка. До недавнего времени строительные смеси использовались только на фасадах. Современные производители заменили цемент другими вяжущими, что позволило придать штукатуркам эстетичный внешний вид и уникальные свойства. Сегодня декоративные смеси используются в интерьерах как жилых, так и общественных помещений. В зависимости от желаемого визуального эффекта можно выбрать штукатурку «короед», венецианскую, раствор с мраморной крошкой и т. д.

Преимущества материала:

  • паропроницаемость,
  • удобство в нанесении на поверхности сложной формы,
  • маскировка дефектов и сглаживание неровностей основания,
  • универсальность в применении с любыми стилями,
  • влагостойкость,
  • механическая прочность.

Недостатки:

  • мокрый процесс в отделке,
  • склонность к отслаиванию и растрескиванию при нарушении технологии монтажа.

Жидкие обои. Материал представляет собой нечто среднее между традиционными обоями и декоративной штукатуркой. Жидкие обои выпускают в виде сухой смеси, которую растворяют в воде непосредственно перед нанесением. После высыхания материал образует на стене фактурное покрытие. Широкий ассортимент позволяет подбирать обои для любых интерьеров. Для создания различных текстур в состав смесей добавляют мраморную крошку, хлопковые волокна, красители, целлюлозу и т. д.

Преимущества материала:

  • удобство в нанесении,
  • паропроницаемость,
  • экологичность,
  • декоративный внешний вид,
  • возможность повторного использования после удаления смеси со стены.

Недостатки:

  • высокая стоимость,
  • низкая влагостойкость.

Для защиты от воздействия воды рекомендуется дополнительно покрывать жидкие обои специальным лаком.

5 примеров, как производители модернизируют традиционные облицовочные материалы

1. Алюминиевые композитные панели

Алюмокомпозит (АКП) — это износостойкие панели из двух алюминиевых пластин с полимерной прослойкой между ними.  

АКП используют для фасадов и внутренних отделочных работ. Их выбирают из-за высокой прочности, небольшого веса и дизайна. Алюминиевые панели выпускают во множестве цветов и текстур. Например, компания Alucoil предлагает панели для вентилируемых, полувентилируемых и герметичных фасадов. В проекте офиса Urban Quartz студия Hamonic + Masson & Associés, a/LTA использовали треугольные панели Alucoil двух оттенков.

Еще один пример — дом Иль-де-Франс бюро ANMA. Здесь авторы также использовали свойства алюмокомпозита для создания сложной архитектурной формы. Панели расположены под разным углом и по-разному ловят свет, из-за чего конструкция получает визуальную динамику. 

House of Ile-de-France, студия ANMA

2. Керамика

Чтобы использовать керамику для облицовки фасадов, в обожженную глину добавляют компоненты, повышающие прочность материала. Например, в состав плитки Coverlam Grespania входит стекловолоконная сетка толщиной 0,5 мм.

Такие плиты размером 1000 х 3000 мм использовали в проекте частного дома в Великобритании для вентилируемого фасада на втором этаже. Авторы создали иллюзию, что второй этаж оформлен деревом. 

La Serena Residence, бюро David James Architects & Partners

3. Дерево

Дерево продолжают использовать и в современном строительстве. Его выбирают из-за теплых оттенков и естественных цветов, чтобы создать уют.  

Дерево не такое износостойкое, как, например, керамика. Для облицовки можно использовать только обработанный материал. Но обработка может сильно сказаться на изначальном виде древесины. Над этой проблемой работают современные технологи.

Например, Parklex Prodema выпускает Naturclad – W — ламинированные деревянные панели высокой плотности. Это крафтовый материал, обработанный термоактивными смолами. Панель изготавливается под влиянием высокого давления и температур. Верхний слой — шпон натурального дерева, устойчивый к УФ-излучению и атмосферным осадкам.

Такие панели использовала студия John Curran Architects в проекте Meadow Dance House. Для фасада выбрали три оттенка натурального дерева, чтобы создать облицовку с оригинальным узором.

Meadow Dance House, бюро John Curran Architects

Также деревянные панели использовали для облицовки здания юридического факультета Сиднейского университета. Панели установили за стеклянным фасадом, чтобы снизить воздействие солнечных лучей на дерево.

4. Натуральный сланец

Фасады из натурального камня выбирают для проектов, где нужно подчеркнуть сдержанность и придать изысканность зданию. Облицовка из сланца дает хорошую терморегуляцию, вентилируемые фасады из камня легко монтировать. Сланец выдерживает очень высокие и низкие температуры, почти не накапливает снег, обладает высокой огнестойкостью и водонепроницаемостью. 

Так как сланец — на 100% натуральный материал, он не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Каждую панель делают вручную, не используя химические вещества.

Компания Cupa Pizarras создает сланцевые панели для облицовки, разрабатывая материалы с размерами под конкретные проекты. Фасад из сланца можно увидеть в проекте парижского отеля студии ECDM. Авторы взяли элементы двух высот, но одинаковой длины. В результате получилась облицовка с нестандартной динамичной текстурой.

Mix of Commercial Activities Binet, бюро ECDM

На фасаде музыкальной консерватории в Мелене вместе с кусочками сланца использовали панели с золотым покрытием. Авторы сыграли на контрасте матового шероховатого камня и гладкой отражающей солнце поверхности.

Music Conservatory in Melun, студия DE-SO

5. Анодированный алюминий

Металл помещают в электролитическую ванну и наращивают на нем оксидную пленку нужной толщины. Часто во время этого процесса используют адсорбционное окрашивание, то есть добавляют пигмент, чтобы придать цвет металлу.

Компания Kriskadecor разрабатывает алюминиевые элементы для перегородок, потолков, фасадов и других металлических конструкций. Специалисты компании окрашивают алюминий во всевозможные цвета, создавая материал для необычных проектов.

Например, студия Zorrozua y Asociados использовала анодированные алюминиевые цепи при оформлении Эквадорского павильона на выставке Milan Expo 2015. Казалось будто здание покрыли яркими национальными коврами. 

Беленый дуб, мебель из шпона, обеденный стол с плиткой.

Существует особая категория материалов для украшения мебели — облицовочные материалы. Они способны полностью преобразить внешний вид предмета. Что такое мебельная облицовка и как ее выполняют?

  • 1 из 1

На фото:

При изготовлении фасадов производители наряду с традиционной отделкой применяют облицовку, например, панелями из высокопрочной стали.

Отделка ради облицовки. Парадоксально, но многие облицовочные материалы сами нуждаются в отделке. Например, слой шпона или декоративной фольги, которую нанесли на фасад комода или дверь шкафа, непременно покрывают слоем защитного лака. То есть облицовку применяют ради создания красивого «лица», тогда как задача отделки — придание прочности, долговечности покрытию.

На фото: модель Paris table от фабрики Moda by Di liddo e Perego.

Облицовочными называют материалы, которые накладывают на основу предмета (так называемый, конструкционный материал).

Чаще всего облицовка представляет тонкий слой материала, наклеенный либо напрессованный на поверхность, которая нуждается в декоре. Основное отличие облицовки от отделки (химических составов, пропиток, затирок) в том, что облицовка является полноценным материалом — его можно взять в руки, свернуть, согнуть, сломать. Тогда как отделки, за редким исключением, — это жидкости, растворы и пр.

Предназначение

Для декора. Облицовочный материал — отнюдь не обязательный элемент мебели. Можно выполнить предмет из массива ценных пород древесины и обойтись одной лишь отделкой (прозрачным лаком). Однако у облицовки есть одно неоспоримое преимущество: с ее помощью можно создавать нетрадиционные художественные эффекты. Никакая краска не заменит красоту волокон древесины, не воспроизведет «наплывы»-кольца на мебели из шпона. Закрыть декоративным шпоном можно самую невзрачную поверхность: алюминий, ДСП или МДФ.

  • 1 из 4

На фото:

Комбинация различных вариантов шпона дает поразительный декоративный эффект.

Для экономии. Один и тот же облицовочный материал может представать в различных качествах. К примеру, беленый дуб, переработанный на шпон, тонируют под все классические «рыжие» породы (орех, вишню, красное дерево), делают седым и черным, как венге или эбен. Покупатель в салоне выбирает силуэт понравившейся модели и заказывает нужный оттенок шпона.

Облицовка делает мебель более доступной покупателям: аналогичный предмет из натурального массива древесины эбена, макасара или того же беленого дуба обошелся бы гораздо дороже.

Виды облицовочных материалов

Традиционные материалы используют в серийном производстве мебели; с учетом свойств этих материалов работают станки и инструменты, а технология их обработки известна подавляющему большинству производителей.:

  • Шпон и его синтетические аналоги — ламинатин (пленка), меламин (бумага). Корпусная мебель из шпона весьма долговечна — ею украшают интерьеры дома, офиса, ресторанов и гостиниц.

  • 1 из 5

На фото:

Беленый дуб разительно отличается от тонированного под венге. Кажется, будто бы эта мебель выполнена из разных материалов.

  • Слоистые пластики высокого давления (HPL-пластики) Это одно из наиболее долговечных покрытий для столешниц: применяется производителями офисной, садовой мебели, реже — фабриками, выпускающими предметы для дома.

  • 1 из 1

На фото:

HPL-пластиком чаще всего облицовывают офисную мебель.

  • Фольга. Для декорирования фасадов корпусной мебели используют как натуральные драгоценные материалы, так и сплавы-«имитаторы» — латунь вместо золота, алюминий взамен серебра. Часто проводят дальнейшую декоративную обработку фольги: ее патинирование, оксидирование (ржавление). Поначалу фольга использовалась лишь производителями классической мебели, позднее – взята на вооружение производителями современной мебели для дома. Различают традиционные и нестандартные облицовочные материалы.

  • 1 из 4

На фото:

Золочение фольгой и его имитация активно используется производителями мебели в любом стиле.

Нетрадиционные материалы облицовки — это, как правило, ноу-хау отдельной фабрики, изобретение дизайнера:

  • На основе этнических материалов. Кокосовая скорлупа и плетение из шпона кокосового дерева, цветной перламутр и морские ракушки.

Галька, скорлупа кокоса, перламутр, тростник — какие только материалы не используются для облицовки мебели!

Модель Alta armchair от фабрики Carlo, дизайн Pessina Carlo.

  • На основе природных материалов. Траву, листья, яичную скорлупу утапливают в еще не застывшем лаке. Второй по популярности материал — цемент. В него погружают осколки фарфора или морскую гальку, таким образом выкладывая поверхность столешницы.
  • Из нехарактерных материалов. Уже никого не удивит обеденный стол с плиткой или столешницей из стеклянной мозаики. Но ту же мозаику на кресле встретишь далеко не часто. Да и линолеум в виде покрытия стола пока еще редкость.

  • 1 из 3

На фото:

Мозаика может украшать не только пол и стены: в продаже можно встретить обеденный стол с плиткой и даже мозаичный комод.

Шкура или текстиль привычно смотрятся на диване или кресле, а на фасаде шкафа или перегородке гардеробной они переходят в разряд нетрадиционных. Равно как и обои, которые заказчик отправляет на фабрику, где ими (в заводских условиях) оклеивают поверхность комода или шкафа.

  • 1 из 1

На фото:

Кожей обивают не только диваны и кресла.

Комментировать в FB
Комментировать в VK

Анализ облицовочных материалов, используемых в качестве сменных временных опор для облицовки картин на холсте.

Fondo Europeo de Desarrollo Regional (ERDF) и Agencia Estatal de Investigación (AEI). Авторы выражают благодарность за сотрудничество: д-ру Хосе Луису Мойя Лопесу, Алисии Нуэс Инбернон и Мануэлю Планесу Инсаусти (Служба электронной микроскопии Политехнического университета Валенсии, Испания), профессору Аннаросе Мангоне и д-ру Лорене Карле Джанносса (кафедра химии Università degli Studi di Bari «Aldo Moro» – Италия), профессор Ханс Пулис (Институт Адгезии Делфтского технического университета – Нидерланды) и профессор Антонио Яккарино Идельсон (Equilibrarte srl, Рим – Италия).

1Начиная с семидесятых годов теоретический и технический обзор материалов и методов консервации, а также осознание важности таких концепций, как обратимость и минимальное вмешательство, неуклонно возрастали. Хотя облицовка широко используется для различных целей, о ней до сих пор мало информации.

2Облицовка – это временная мера во время обработки картины, поддерживающая и предотвращающая осыпание или растрескивание слоев краски во время обработки. Его нанесение дополнительно предполагает очистку всей поверхности. На первый взгляд облицовка кажется почти простым и нейтральным вмешательством. Однако его применение имеет сложные последствия, связанные с изменением слоев картины, и может иметь потенциальные последствия для сохранения самой краски.

3 Таким образом, пропитка пористых структур является необратимой мерой. Реставрационные материалы могут взаимодействовать с краской или влиять на последующие операции. Облицовка также подразумевает последующую очистку всей поверхности. Кроме того, облицовочные клеи могут вызывать изменения как цвета, так и показателя преломления слоя краски. Усадка облицовочной подложки в сочетании с сильными клеями может повредить или повредить краску, особенно при длительном пребывании в нестабильных условиях окружающей среды. Это также может повлиять на обратимость клея.

4 В этой статье представлен критический обзор наиболее популярных систем нанесения, включающих традиционные и синтетические материалы. Будут описаны аспекты, считающиеся основополагающими для понимания механизмов облицовки. В документе также представлены исследования основных материалов, используемых для изготовления сменных временных опор, альтернативный метод, который позволяет лучше контролировать проникновение клея в основание и, следовательно, более легкое удаление остатков.

5Облицовка всегда считалась одним из этапов многоэтапного вмешательства, поэтому письменная документация и дидактическая литература по облицовке практически отсутствуют. Справочники по реставрации и журналы по консервации практически не содержат информации о материалах и методах, используемых для облицовки, или о причинах решения облицовки картины. Отсутствие исторической информации об использовании этого метода связано с тем, что редко считалось необходимым писать, делиться, комментировать или передавать опыт и мнения по теме. Тем более, что облицовка обычно удаляется во время вмешательства, что затрудняет получение данных с помощью диагностики.

6Однако в последнее время все больше и больше реставраторов начинают переосмысливать процесс, разрабатывая облицовку с характеристиками, соответствующими конкретным потребностям поверхности картины. К сожалению, лишь немногие размышления и переживания публикуются в журналах по охране природы и материалах конгрессов, так что дебаты остаются связанными с устной традицией.

  • 1 Опрос проводился для магистерской диссертации: Альба, Паола. 2015. «Велинатура. Рифлессиони (…)

7Эти примеры представляют собой исключение. Опрос, представленный реставраторам с разным культурным и географическим происхождением (итальянцами, бельгийцами, испанцами, французами, эстонцами)1, подчеркивает тесную и, возможно, некритическую связь профессионалов с традицией. Многие реставраторы подтвердили, что они часто используют традиционные клеи для облицовки, такие как клей из кроличьей кожи, костный клей, коллетта, осетровый клей, крахмал или воско-смола, наносимые кистью. Еще один интересный аспект, подтвержденный опросом, заключается в том, что реставраторы используют те же методы нанесения синтетических покрытий.

8 Английское слово напротив является общим термином, который указывает на то, что внешний слой буквально покрывает поверхность. Этот термин является просто функциональным, поскольку он относится к акту покрытия поверхности чем-либо или приклеивания чего-либо к поверхности. В нем не упоминается причина решения, которое заставляет реставратора столкнуться с картиной, или цель меры.

9Облицовка имеет два основных назначения: защитное и уплотняющее. Эти фундаментальные аспекты чрезвычайно важны, и ими часто пренебрегают. В первом случае (рис. 1) реставратор хочет избежать смещения, или потери оторвавшихся фрагментов за счет временной склейки: отслоение чешуек краски временно прекращается, и можно отсрочить решение проблемы. В идеале полимер должен осесть на границе между промежуточной опорой и слоем краски без проникновения и, в конечном счете, стать обратимым.

Рис. 1. Облицовка защитно-уплотняющая

Zoom Original (jpeg, 76k)

Различие облицовки защитной и укрепляющей. Временная опора отмечена желтым цветом, клей отмечен оранжевым цветом.

Кредиты: Паола Альба.

10 Во втором случае целью лечения является консолидация поверхностных слоев. Временная опора должна действовать как барьер на поверхности от внешнего механического воздействия. Клей должен частично проникать в слои краски и закреплять их на поверхности. По окончании вмешательства следует удалить только остатки клея на поверхности.

11 Поэтому необходимо различать защитные облицовки и укрепляющие облицовки, тем самым заявляя конкретное преследуемое назначение каждой облицовки. Это остается теоретическим различием, поскольку нанесение клея кистью и использование клея с низкой вязкостью приводит к произвольному использованию клея в качестве поверхностной, временной и съемной защиты или закрепителя. Кроме того, нет различия между защитным и укрепляющим эффектами при использовании традиционных систем нанесения, так как пористость материалов и наличие трещин в слоях краски приводит к ее частичному проникновению, что делает невозможным поверхностное воздействие.

12 Целью данного исследования является разработка альтернативного метода использования наружной и защитной облицовки и практическое воплощение теоретического различия между двумя видами облицовки. Это позволяет облицовывать картины на холсте с адекватной и поверхностной адгезией, при этом легко удаляясь.

13 Исследование было организовано в несколько этапов с упором на:

  • Оценка идеальных характеристик облицовочных материалов и подбор наиболее подходящего клея.

  • Анализ различных характеристик облицовочных клеев и временных опор и их совместимости для разработки съемных временных опор.

  • Оценка клеевых свойств облицовочных материалов.

  • Оценка проникновения клея.

  • Оценка обратимости остатков клея и изменения поверхности окраски после удаления защитной облицовки.

14Смываемые временные опоры (RTS) существуют уже давно. Подобные методы используются в консервации бумаги для ремонта разрывов материалов, чувствительных к воде или растворителям (Pataki 2009).; Лечуга 2011; Олендер, Янг и Тейлор, 2017 г.; Беденикович, Эйб-Грин и Баатц, 2018). Единственная родственная публикация в области станковой живописи — «Борджоли, Боскетти и Тортато» (2016).

15Для этого исследования был предложен новый метод подготовки, нанесения и удаления RTS на картинах, сочетающий в себе некоторые из вышеупомянутых методологий с некоторыми новшествами, которые улучшают метод и делают его пригодным для картин. На рис. 2 показана схема различных этапов подготовки, нанесения на слой краски и удаления РТС из слоя краски.

Рис. 2. РТС: этапы подготовки

Увеличить Оригинал (jpeg, 280k)

Схема подготовки и реактивации РТС для нанесения и снятия.

Кредиты: Авторство Паолы Альбы и Марии Терезы Доменек-Карбо.

16 В частности, нанесение клея на промежуточную основу (целлюлозная ткань или нетканый материал) улучшается, если ее укладывать на фольгу из майлара или тефлона. Таким образом, клей пропитывает временную опору и мигрирует на границе между временной опорой и майларом и высыхает, образуя однородную пленку (рис. 3-4).

Рис. 3. РТС: подготовка

Увеличить Оригинал (jpeg, 80k)

Схема нанесения и оседания клея на промежуточную опору.

Кредиты: Паола Альба и Мария-Тереза ​​Доменек-Карбо.

Рис. 4. РТС: клейкая пленка

Zoom Original (jpeg, 2.8M)

РТС после нанесения и высыхания клея.

Кредиты: Паола Альба.

17Нанесение РТС на слой краски требует реактивации высушенной смываемой ткани растворителем. Для этой цели нас вдохновила подкладка тумана, использованная Van Och и Hoppenbrowers (2003) и модифицированная Iaccarino Idelson (Iaccarino Idelson and Serino 2014). Фактически было решено использовать «реактивирующую ткань» вместо прямого нанесения растворителя путем распыления на повторно увлажняемую ткань.

18Полотно изготовлено из нетканого полотна (ТНТ 30/Б), которое свернуто в рулон и завернуто в полиэтиленовую пленку. Затем с помощью иглы вводят точное количество буферного раствора (рис. 5 слева вверху). Через несколько минут буферный раствор равномерно распределяется по ткани и способен реактивировать высохшие РТС.

19 Нанесение РТС на краску осуществляется следующим образом:

  • Сухая несмываемая салфетка наносится клейкой стороной на картину. Затем ткань разворачивают из полиэтиленовой пленки и накладывают на высушенную повторно увлажняемую ткань в течение определенного времени для повторной активации клея и обеспечения удовлетворительной адгезии к поверхности краски.

  • Майларовая фольга, функция которой заключается в замедлении испарения буферного раствора, нанесенного на ткань, накладывается на ткань внахлест.

  • Для улучшения сцепления РТС с краской также можно протереть поверхность губкой (рис. 5 справа вверху).

20Время этой операции зависит от временной поддержки (в зависимости от характера поддержки оно может варьироваться от менее чем одной минуты до двух минут).

21 Для удаления смываемой салфетки с краски следует процедура, аналогичная той, которая используется для ее нанесения: салфетка для реактивации накладывается внахлест на RTS, затем накладывается майларовая фольга, и через достаточное время можно приступить к механическое удаление смоченной ткани (рис. 5 слева внизу). При необходимости после ликвидации облицовки остатки клея можно удалить ватным тампоном с небольшим количеством буферного раствора (рис. 5 справа внизу).

Рис. 5. RTS: нанесение и удаление

Zoom Original (jpeg, 164k)

Этапы нанесения и удаления RTS с помощью реактивационной салфетки. Слева вверху: подготовка ткани для реактивации, завернутой в полиэтиленовую пленку и залитой буферным раствором. Справа вверху: протирание поверхности после наложения смываемой ткани, ткани для реактивации и майларовой фольги. Слева внизу: механическое удаление после реактивации с применением реактивационной ткани и наложенной майларовой фольги на определенное время. Справа внизу: очистка остатков ватным тампоном, смоченным буферным раствором.

Кредиты: Паола Альба.

22С помощью этого метода вполне возможно получить поверхностную защиту. Это позволяет использовать очень небольшое и определенное количество клея. Также известно количество реактивирующего растворителя, нанесенного на ткань для реактивации, что улучшает воспроизводимость метода. Это снижает риски, связанные с этим вмешательством, сводя к минимуму степень проникновения и поверхностные остатки. Использование очень небольшого количества растворителя дополнительно ограничивает расширение и сжатие временной опоры, уменьшая механическое воздействие на краску.

23Поведение облицовки, нанесенной на сложную систему, такую ​​как картина на холсте, трудно определить с помощью гипотетических рассуждений. Однако изучение механизмов облицовки и переменных, которые можно изменить для управления проникновением, позволяют применить некоторые теоремы для выбора материалов с подходящими характеристиками.

24 Как правило, для реставратора важно использовать материалы, совместимые с картиной, а также легко обратимые. Все используемые материалы должны быть химически и физически устойчивыми, малотоксичными для здоровья человека и окружающей среды. Кроме того, они не должны быть слишком чувствительными к термовлажностным изменениям и выбираться с учетом их наличия и доступности, чтобы обеспечить более легкую воспроизводимость предлагаемых облицовок.

25 Вязкость и смачивающие свойства клея являются важными факторами для поверхностной адгезии. Во время подготовки повторно увлажняемых салфеток вязкость клея не должна быть слишком высокой, чтобы обеспечить равномерное распределение на границе между подложкой и пленкой Mylar®. Для этого можно выбрать подходящий растворитель и концентрацию полимера. Было бы лучше использовать растворитель с низким поверхностным натяжением, чтобы добиться более высокого проникновения клея в основу. Если это невозможно, концентрацию клея можно изменить.

26Проникновение клея также зависит от его молекулярной массы (ММ). Во-первых, клей с высокой молекулярной массой имеет меньшее проникновение в подложку из-за размера его молекул. Во-вторых, ММ влияет на вязкость: чем она выше, тем выше вязкость.

27 Адгезионные и механические свойства высушенного полимера являются фундаментальными. Было бы целесообразно калибровать адгезионную прочность в зависимости от вида краски, состояния ее сохранности и цели, для которой применяется облицовка. Как правило, следует использовать полимер с более низкой средней прочностью, чтобы обеспечить целостность слоя краски, даже когда требуется механическое вмешательство на обратной стороне. Клеевое соединение должно быть тонким и в меру гибким, чтобы повторять движения краски, но не быть слишком упругим. Кроме того, полимер не должен слишком сильно сжиматься при высыхании.

28Опора должна быть адаптируемой и гибкой, чтобы гарантировать больший контакт поверхности с окрашенной поверхностью. Это уменьшит количество клея, необходимого для склеивания, и, следовательно, толщину соединения. Его механические свойства следует оценивать в соответствии с характеристиками краски, ее размерами и последующими вмешательствами. Основа также должна иметь хорошую прочность во влажном состоянии, чтобы после снятия облицовки не оставались остатки клея.

29Подложка должна быть тонкой и с низкой плотностью, чтобы облегчить испарение растворителя. Он также должен быть впитывающим, чтобы удерживать клей. Все эти характеристики способствуют уменьшению проникновения полимера.

30Аспект размерных изменений также важен. Каждая подложка (японская бумага, English Tissue, Eltoline Tissue, Papier Bolloré, TNT, Holytex®) демонстрирует характерное изменение размеров при намокании. Большинство подложек, используемых для облицовки, представляют собой нетканые материалы, изготовленные из наложенного и спрессованного волокна. Поскольку они не плетёные, опоры имеют свойство расширяться при увеличении влажности и сужаться при её уменьшении. При облицовке этап сушки является наиболее ответственным. В процессе высыхания вязкость клея увеличивается до тех пор, пока он не достигнет состояния геля, при котором его способность скольжения снижается. Сжатие подложки вызывает растягивающее усилие на клеевой пленке, которое одновременно передается на слой краски. Поэтому желательны медленные и незначительные изменения размеров, особенно на последней стадии сушки, чтобы избежать вредных механических воздействий.

  • 2 Возвратная миграция относится к стадии, на которой начинается проникновение полимеров в субстрат t (…)

31Понимание роли растворителя является обязательным. Растворитель, используемый на этапе реактивации, должен иметь высокое поверхностное натяжение и хорошие смачивающие свойства, чтобы облегчить адгезию. Высокая скорость испарения способствует феномену обратной миграции2. При удалении облицовки целесообразно выбирать растворитель с высоким сродством к клею, чтобы гарантировать его адекватную реактивацию при одновременном снижении нагрузки на краску. С другой стороны, на этом этапе очень важно контролировать проникновение растворителя. Выбранная облицовочная подложка, имеющая определенную пористость, позволяет контролировать проникновение растворителя. В качестве альтернативы жидким растворителям можно использовать гелеобразующие растворы. Комбинация подходящей подложки и гелеобразующих растворов позволяет лучше контролировать миграцию растворителя.

32Для обеспечения низкой проникающей способности и хорошей адгезии четыре клея были объединены в полимерные дисперсии. Конденсационные полимеры Klucel® G и Tylose® Mh400 (CTS Europe) были выбраны для увеличения толщины клеевых дисперсий. Эти эфиры целлюлозы имеют высокую молекулярную массу, растворимы в воде (Klucel® также растворим в полярных органических растворителях), обладают хорошими загущающими и смачивающими свойствами. Их рН практически нейтрален, они образуют эластичные и термопластичные пленки, не слишком чувствительны к изменениям влажности.

33 Полимерами, выбранными для улучшения адгезионных свойств клеевых дисперсий, были Plextol® B500 (CTS Europe) и Aquazol® 500 (Polymer Chemistry). Plextol® представляет собой акриловую эмульсию, содержащую 60 % этилакрилата (ПЭА) и 40 % метилметакрилата (ПММА) с микрокаплями полимера размером 0,1-0,2 мкм. Его уже комбинировали с простыми эфирами целлюлозы как для ворсовых подкладок (Mehra, 1972), так и для облицовки (Martín-Rey et al., 2013). Aquazol® (поли(2-этил-2-оксазолин) уже прошел испытания для приготовления несмываемых тканей, используемых для облицовки картин на холсте (Borgioli et al., 2016). Aquazol® 500 химически стабилен и обладает высокомолекулярным вес (500 000).Растворяется в воде и других полярных органических растворителях, имеет почти нейтральный рН, а также хорошую паропроницаемость.Она имеет среднюю прочность сцепления и хорошие механические свойства.Кроме того, прекрасно смешивается с другими полимерами.Его чувствительность к колебаниям влажности окружающей среды, однако, является его самым большим недостатком.0009

34Выбраны временные опоры:

  • Японская бумага Bib. Tengujo (CTS Europe), изготовленная из манильских волокон (вес: 12 г∙м -2 pH 7,1)

  • Салфетка TNT (CTS Europe), изготовлена ​​из 80 % вискозы и 20 % полиэстера (вес: 25 г∙м -2 )

  • Holytex®, салфетка из полиэстера (вес: 17 г∙м -2 )

35 Предварительный выбор клеевых смесей основывался на способности каждого клея однородно распределяться по указанным выше временным опорам (рис. 6). Это также позволило определить необходимое количество клея и растворителя для соответствующей подготовки повторно увлажняемой салфетки и ткани для реактивации.

Рис. 6. Предварительный подбор клеев

Zoom Original (jpeg, 2.8M)

Анализ с помощью оптической микроскопии, проведенный для проверки однородного распределения полимеров на временных опорах.

Кредиты: Паола Альба.

36 Был приготовлен ряд водных смесей. Повторно увлажняемые ткани реактивировали буферным раствором, доведенным до аналогичного pH слоев краски. По сути, вода является универсальным растворителем, безвредным для оператора. Однако водные системы должны использоваться с осторожностью из-за их потенциальной опасности для краски, но их можно регулировать по нескольким параметрам, таким как pH и проводимость, и поэтому они очень универсальны (Cremonesi, 2011).

37 Это исследование ограничено небольшим набором клеев, временных опор и повторно увлажняемых тканей, чтобы изучить эффективность предлагаемого метода. Поэтому были выбраны три разные смеси. Эти предварительные результаты позволят в будущем более точно подобрать материалы для предлагаемого метода.

38Три клеевые смеси: TP1, KP1 и KA1. TP1 и KP1 представляют собой 5% Plextol® (объем-объем), растворенный в воде и смешанный с водным 3%-ным (вес-объем) раствором Tylose® или Klucel®. KA1 состоит из 3% водного раствора Aquazol® и 3% раствора Klucel® (оба по весу и объему). Таблица 1 суммирует состав полученных конечных дисперсий.

Таблица 1 – Состав клеевых дисперсий

Zoom Original (jpeg, 116k)

В таблице приведены пропорции, использованные для приготовления выбранных дисперсий.

Кредиты: Паола Альба.

39Как упоминалось ранее, на первом экспериментальном этапе были проведены анализы различных классов материалов (адгезивов и временных опор) и их совместимости для подготовки повторно увлажняемых тканей:

  • Клеи: потеря массы после высыхания, твердость, вязкость, рН.

  • Временные опоры: pH, изменение размеров.

  • Смываемые салфетки: pH, скорость испарения, изменение размеров.

40 Термогравиметрию использовали для определения потери массы в процессе сушки. Адгезивные пленки готовили путем заливки жидких полимеров в формы с антипригарным покрытием и выдерживали их в течение месяца в стабильных условиях окружающей среды (25 ºC; 50 % HR). Были приготовлены два набора образцов размером 3×3 см. Первая партия подвергалась воздействию тепла в течение 30 минут при равномерном повышении температуры от 25 до 65 °C. Был смоделирован процент потери воды во время консервационных обработок, которые включают применение тепла, не превышающего 60 °C. Второй комплект подвергали воздействию тепла в течение 30 минут при повышении температуры с 25 до 105 °C с целью оценки общей потери содержания влаги.

  • 3 Аналитические весы, дюрометр и вискозиметр принадлежат Исследовательской лаборатории (…)

41 Чтобы убедиться, что полученные измерения не включают другие летучие вещества (которые являются побочными продуктами термического разложения), образцы были взвешены через 48 часов, чтобы оценить, восстановили ли образцы свой первоначальный вес. Это означает, что измеренные потери после сушки относятся только к воде. Для этого теста использовались термовесы PCE-MB 50 (PCE Group)3.

42 Твердость материала является мерой, которая относится к его сопротивлению локальной пластической деформации и зависит от его модуля упругости и его вязкоупругости. Клеевые пленки применяли, перекрывая последующие слои размером 1,5х1,5 см для получения образцов толщиной не менее 6 мм. Было проведено пять измерений для каждой дисперсии клея, как указано в стандартном тесте ASTM D 2240.

43 Существуют различные дюрометры, и каждый из них подходит для определенных материалов. В данном случае использовался дюрометр Shore A (Shore Th300 – PCE Group), который используется для оценки твердости каучуков.

44Вязкость — это мера, которая описывает сопротивление жидкости течению, и она полезна для понимания пленкообразующей способности протестированных дисперсий клея при нанесении на временную опору. Кроме того, это помогло оценить вязкость клеевой дисперсии в процессе нанесения и удаления облицовки. В этом случае использовали ротационный вискозиметр PCE-RVI 2 (PCE Group). Для каждой дисперсии измеряли вязкость через 30 секунд, одну минуту и ​​три минуты. Измерения повторялись трижды и каждые три минуты. Измерения проводились с клеевыми дисперсиями при 23 °C +/- 1,5 °C.

45 При использовании водных дисперсий важно контролировать их рН. Поэтому измеряли рН клеевых дисперсий в жидком состоянии и после отверждения на предметных стеклах (рис. 7).

Рис.7 Измерение pH

Zoom Original (jpeg, 2.4M)

Измерение pH временных опор и повторно увлажняемых тканей специальным электродом для измерения поверхностей.

Кредиты: Паола Альба.

46 Также измеряли рН подложек и повторно увлажняемых тканей. Кроме того, был определен рН повторно увлажняемых тканей, реактивированных буфером с рН 6,4. Значение рН было выбрано на основе общих значений, приведенных в литературе, относящихся к промежуточным значениям рН лаков и слоев состарившейся масляной краски (Cremonesi, 2011). Выбранный рН в представленном здесь исследовании является лишь приблизительным. Перед обработкой желательно проверить реальный рН поверхности краски.

47Для этого исследования использовался pH-метр Hanna Precision (модель 211), оснащенный стеклянным электродом для измерения водных растворов и специальным электродом для измерения поверхностей.

48 Измерение скорости испарения проводилось на образцах 3×3 см и повторялось трижды для каждой комбинации клея и основы. Образцы оставляли сохнуть на 48 часов. Периодически измеряли потерю веса образцов, а затем данные отображали в виде графика. Для этого теста использовались аналитические весы Precisa Serie 320 XT Model XT120A (Precisa).

49 Для каждого вида смываемой ткани было приготовлено три образца временной опоры размером 2×14 см. В случае тротила готовили по два комплекта для каждого направления волокна. Каждый образец измеряли до нанесения клея, после нанесения и через 24 часа. Затем измерения повторяли после реактивации повторно увлажняемой ткани и через 24 часа. Испытание проводили, оставляя образцы на фольге Mylar®, чтобы уменьшить трение/трение и определить максимальное изменение размеров. Использовался цифровой калибр из нержавеющей стали.

50Результаты термогравиметрического анализа (рис. 8) показывают, что потеря массы после сушки при 65°С ниже, чем при 105°С. Через 48 ч все образцы восстановили свой первоначальный вес, т.е. сушка связана с потерей воды, а не с потерей других летучих компонентов. Результаты также показывают, что часть свободной воды попала в клейкую пленку во время обработки, которая включала использование тепла.

Рис. 8. Потеря массы при сушке

Zoom Original (jpeg, 40k)

Результаты термогравиметрического анализа. Результаты, относящиеся к образцам, подвергнутым программе нагрева 25-65°C, отмечены светлым цветом; результаты, относящиеся к образцам, подвергнутым программе нагрева 25-105°C, отмечены темным цветом.

Кредиты: Паола Альба.

51Результаты также иллюстрируют влияние полимеров, содержащихся в испытуемых клеевых дисперсиях. TP1 и KP1, приготовленные из двух полимеров, обычно используемых в качестве загустителей (Klucel® и Tylose®), но с одним и тем же адгезивным полимером (Plextol®), ведут себя по-разному. Действительно, образцы, изготовленные со смесью ТР1, имеют большую потерю массы (4,81 % (65°С) – 5,46 % (105°С)), чем образцы, приготовленные со смесью КП1 (3,12-4,18 %), но КП1 сохраняет больше воды при нагревании на 65°С. °С. Действительно, разница в потере массы образцов, прогретых при 65 °С и при 105 °С, выше, чем для ТП1 (1,06 % против 0,65 %).

52Хотя это и не выходит за пределы, дисперсия КА1 удерживает гораздо больше воды (6,76-11,29 %), чем КП1. Это связано с использованием чувствительного к воде Aquazol®. Эта характеристика также проявляется в разнице между значениями потери массы при 65 °С и при 105 °С (4,53 %), которая значительно выше, чем у дисперсий, приготовленных с использованием загустителей (Клюцел® и Тилоза®), и Плекстол®.

53Результаты испытаний на твердость, показанные на рис. 9, очень похожи. Фильм TP1 (97,88) немного тверже, чем пленки КП1 (85,38) и КА1 (86,64).

Рис. 9. Твердость

Увеличить Оригинал (jpeg, 32k)

Результаты, полученные при проверке твердости с помощью дюрометра Шора (класс А).

Кредиты: Паола Альба.

54 Данные, представленные на рис. 10, показывают, что дисперсии TP1 (2491,11 мПа·с) и KA1 (2802,22 мПа·с) намного более вязкие, чем дисперсии КР1 (703,33 мПа·с).

55 Различия между дисперсиями, приготовленными с использованием двух эфиров целлюлозы, легко объяснить разницей в вязкости Klucel® и Tylose®. Фактически, согласно литературным данным, водная дисперсия Klucel® при концентрации 2% имеет вязкость 150-400 мПа·с, тогда как вязкость Tylose® при той же концентрации составляет 270-350 мПа·с. Кроме того, вязкость Tylose® имеет более высокий прирост, чем Klucel®, с увеличением концентрации.

Рис. 10. Вязкость

Увеличить Оригинал (jpeg, 36k)

Значения вязкости тестируемых клеевых дисперсий.

Кредиты: Паола Альба.

56 Следует отметить высокую вязкость КА1 (2802,22 мПа·с). На самом деле оба материала, используемые для этой дисперсии, имеют довольно низкую вязкость. Вероятно, расположение молекул в дисперсии способствует образованию межмолекулярных связей (водородных связей, Ван-дер-Ваальса), которые способствуют увеличению вязкости. Чтобы понять это явление, будут проведены дополнительные тесты с инфракрасной спектроскопией с преобразованием Фурье (FTIR).

57Результаты измерения pH приготовленных дисперсий выявили влияние Plextol® через несколько более высокую щелочность, проявляемую TP1 (7,96) и KP1 (7,83). Дисперсия KA1 показала почти нейтральное значение pH (6,98).

58 Значения рН высушенных дисперсий, нанесенных в виде тонких пленок на предметные стекла и реактивированных каплей деминерализованной воды, выявили некоторые изменения. pH двух дисперсий, приготовленных с Plextol®, более кислый (TP1: 5,30; KP1: 6,15), в то время как KA1 остается почти нейтральным (7,08). Это говорит о том, что щелочность Plextol® зависит от летучих компонентов, содержащихся в эмульсии.

59 Что касается образцов, которые были приготовлены на повторно увлажняемых тканях, pH образцов, приготовленных с Bib. Тэнгудзё показал почти нейтральные значения (pH от 6,61 до 6,90). pH, обнаруженный в образцах, приготовленных из повторно увлажняемых тканей TNT, немного более кислый (pH от 6,57 до 6,81). Влияние подложки очевидно в случае Holytex®, pH соответствующей повторно увлажняемой ткани сильно щелочной (pH между 8,81 и 9,42). Это может быть связано с наличием в ткани щелочного резерва. Дальнейший анализ был бы полезен для того, чтобы лучше изучить и понять эти результаты.

60Эффективность буферного раствора была подтверждена, так как все повторно увлажняемые ткани имели рН около 6,4 ± 0,1.

61 Скорость испарения воды, распыляемой для имитации процесса реактивации, зависит от количества самой воды и типа основы, но не от клеевой смеси.

62Серии испытаний, которые должны были зафиксировать изменения размеров повторно увлажняемых тканей, оказались неудовлетворительными. Используемая система не обладала точностью, необходимой для получения точных результатов. Образцы готовили максимально возможной длины (на 1 см короче максимального отверстия калибра), увеличивая при этом количество измерений для уменьшения погрешности (образцы всегда измерялись шесть раз).

63По-видимому, изменение размеров зависит от основы, а не от адгезивов, так как не было обнаружено различий между повторно увлажняемыми салфетками, приготовленными с одной и той же подложкой и разными адгезивами. Невозможно с уверенностью сказать, верны ли эти данные или они зависят от неточности метода. Однако можно предположить, что если какая-либо разница и существует, то она может быть незначительной.

64 Эти анализы позволили определить содержание влаги, твердость, вязкость и рН тестируемых материалов, которые являются важными характеристиками при оценке клеевых дисперсий, используемых для облицовки.

65Согласно полученным результатам, все виды адгезивных дисперсий кажутся подходящими для подготовки повторно увлажняемых тканей. Все они имеют одинаковую твердость (от 85,38 до 97,88) и допустимые значения потери массы после сушки от 4,18 % до 11,29 %. Важно отметить, что вязкость дисперсий в их жидкой форме может указывать на тиксотропное поведение адгезивов во время реактивации и удаления повторно увлажняемой ткани.

66Также стоит подчеркнуть потенциальную опасность дисперсий ТР1 и КР1 при нанесении кистью на лицевую сторону картины. Их значения рН в жидком состоянии (ТР1: рН 7,96; КР1: рН 7,83) весьма близки к пороговому значению рН, рекомендуемому для консервации покрытий и слоев масляной краски картин.

67Наиболее убедительные результаты исследования относятся к влиянию подложек на pH повторно увлажняемых тканей, на скорость испарения воды, используемой для реактивации, и на изменения размеров.

68На самом деле, японская бумага Bib Tengujo имеет заметное сокращение. Это будет связано с дальнейшими результатами испытаний на растяжение для оценки потенциального риска, связанного с использованием этой опоры. Несмываемые салфетки из японской бумаги имеют нейтральный рН и промежуточные значения скорости испарения.

69TNT ткани обладают сильным анизотропным сокращением. Это будет связано с дополнительной прочностью на растяжение в продольном и поперечном направлениях. Увлажняемые ткани, изготовленные с этой подложкой, имеют довольно нейтральные значения pH и более низкую скорость испарения, чем у целлюлозной подложки.

70Необходима дальнейшая оценка поведения опор Holytex. На самом деле pH повторно увлажняемых тканей, приготовленных с использованием этой подложки, сильно щелочной, даже если его можно было контролировать с помощью буферного раствора. Эта подложка имеет очень низкие размерные изменения и повышенные значения скорости испарения. Эти два фактора могут быть как положительными, так и отрицательными. На самом деле, очень низкая усадка может быть хорошей, потому что она снижает нагрузку на слой краски. Тем не менее, очень небольшое изменение размеров может указывать на плохую приспособляемость подложки к основанию, что ограничивало бы адгезионную прочность облицовки. Испытываемая высокая скорость испарения подходит в той мере, в какой она способствует удалению растворителя, но она также может быть связана с низким сродством к клеям и растворителям, используемым для приготовления РТС. В этом случае это может привести к плохому удержанию клея в подложке, облегчению его проникновения и увеличению количества остатков, остающихся на поверхности после удаления повторно увлажняемой ткани.

71Эта работа представляет собой отправную точку для текущих исследований методов и материалов облицовки. Эти первые результаты позволили лучше понять поведение различных видов клеевых дисперсий и потенциальное влияние временных опор, используемых для облицовки.

72 Авторы надеются, что это исследование может быть полезным для подготовки защитной облицовки, предоставляя инструменты, чтобы сделать лучший выбор в отношении этого вмешательства. Таким образом, можно будет выбрать наиболее подходящую облицовку на основе экспериментальных данных, а не традиции или гипотетических рассуждений, как это часто бывает в современной практике.

Симметрия | Бесплатный полнотекстовый | Термоядерный термоядерный реактор Материалы, обращенные к плазме, в условиях ионного облучения и плазменного потока

1. Введение

Термоядерный реактор на основе реакции дейтериево-тритиевого (DT) синтеза предназначен для получения плазмы с параметрами, обеспечивающими достаточно высокую энергию и плотность частиц для должна произойти реакция. Генерация нейтронов высокой энергии является неотъемлемым фактором реакции, поэтому конструкция реактора будет подвергаться облучению и будет страдать от повреждений, вызванных нейтронами, с соответствующими последствиями для свойств материалов конструкции. Первая стенка токамака-реактора будет сталкиваться с наиболее жесткими разрушающими условиями, поскольку магнитное удержание не обеспечивает полной изоляции обращенной к плазме материальной стенки, принимающей как излучение плазмы, так и потоки частиц. Выбор для строящегося в настоящее время реактора ИТЭР сделан в пользу бериллия для первой стенки и вольфрама для покрытия дивертора. Важный флюенс нейтронов (≥10 26 m −2 ) характерна для токамака-реактора, работающего в стационарном режиме. Это приводит к накоплению радиационных повреждений в материалах конструкции, что приводит к ухудшению их физико-механических свойств. Поэтому проблема получения материалов, способных длительно работать в термоядерном реакторе в условиях нейтронного облучения и потоков плазмы, является актуальной [1,2,3].

На самом деле нет доступных источников нейтронов необходимой энергии и интенсивности, чтобы вызвать повреждение на уровне, прогнозируемом для долговременной работы термоядерного токамака-реактора. Существуют различные принципиальные подходы к получению радиационных повреждений высокого уровня в материалах для экспериментальных исследований. Первый относится к термоядерному источнику нейтронов достаточно высокой интенсивности, но на сегодняшний день еще не реализован. Во-вторых, можно взять нейтроны деления из быстрого реактора. В этом случае для накопления радиационных повреждений на достаточно высоком уровне необходимо длительное время облучения в масштабе одного года [4]. Наконец, быстрые заряженные частицы от ускорителей (протоны, а также тяжелые ионы) хорошо подходят для экспериментального моделирования радиационного повреждения термоядерных материалов [5]. Ионное облучение давно предложено для моделирования нейтронного воздействия на материалы ядерных приложений [6]. Заряженные частицы, ускоренные до высоких энергий, представляют собой эффективное средство для создания повреждений смещения в течение разумного экспериментального периода времени на уровнях, представляющих интерес для исследований термоядерного синтеза. Этот метод широко используется в термоядерных исследованиях [7,8,9,10,11,12,13,14]. Метод также взят в наши исследования и разработан на базе экспериментальной базы НИЦ «Курчатовский институт». К настоящему времени получены ионно-облученные образцы на уровне, измеряемом смещениями на атом в интервале от 0,1 до 100 смещений на атом (dpa), что охватывает весь диапазон, соответствующий, а именно проектам ИТЭР и ДЕМО.

Проведены экспериментальные исследования связи между воздействием плазмы на материалы, обращенные к плазме, и уровнем радиационного поражения. Эксперименты по ионному облучению проводились на циклотроне У-150, обеспечивающем получение частиц высоких энергий от нескольких МэВ до 60 МэВ. Радиационно поврежденные образцы исследовались на линейной плазменной установке «ЛЕНТА», моделирующей условия диверторной плазмы токамака. Материалы, обращенные к плазме, фактически рассматриваемые как кандидаты для применения в токамак-реакторах, изучались: на начальном этапе исследованы материалы на основе углерода [15], а на текущем этапе работ – вольфрама [16,17,18,19].]. Карбид кремния также был включен в исследование.

Обзор структурирован следующим образом: Раздел 2 описывает выбор материала, методы исследования и оборудование. Раздел 3 содержит основные результаты по облученным углеродным материалам, подвергнутым воздействию дейтериевой плазмы. В разделе 4 обобщены результаты по образцам вольфрама, облученным ионами различных типов с последующим воздействием плазмы дейтерия. Результаты воздействия плазмы на образцы карбида кремния, облученные протонами, представлены в разделе 5. Наконец, в разделе 6 обсуждаются полученные результаты и завершается обзор.

2. Экспериментальный метод и материалы

В основу исследований положен комплексный метод с использованием облучения материалов ускоренными высокоэнергетическими ионами для получения повреждения на первом этапе с последующим воздействием на облучаемые образцы стационарной плазмой, имитирующей условия скребкового слоя токамака (SOL) и дивертора. Ионное облучение вызывает смещения атомов в структуре материала со скоростью, на несколько порядков превышающей скорость нейтронов, что позволяет достичь высоких уровней радиационного поражения при приемлемом времени проведения эксперимента. Используя этот метод, мы можем накапливать радиационные повреждения, эквивалентные облучению быстрыми нейтронами в дозе до 10 22 см −2 через несколько дней работы циклотрона. Первичные дефекты в материалах генерируются в приповерхностном слое на глубине пробега ионов в зависимости от типа ионов и их энергии.

Работа включала изучение материалов на основе углерода, а затем различных марок вольфрама. Карбид кремния (SiC) также изучался как малоактивируемый материал-кандидат. Для этого были взяты ускоренные ионы углерода для создания повреждений в углеродсодержащих материалах (графитах). При облучении вольфрама использовались различные виды ионов, а именно 4 He 2+ , 12 C 3+ , 14 N 3+ и протоны. Карбид кремния облучали ускоренными протонами.

Линейная плазменная установка «ЛЕНТА» [16] использовалась на втором этапе экспериментальной методики для обработки облученных материалов в дейтериевой плазме и исследования их эрозии в условиях, соответствующих СОЛ токамака-реактора. Имитатор плазмы ЛЕНТА генерировал плазму в стационарном разряде с питанием от электронного пучка, обеспечивающего дейтериевый ток на поверхности исследуемых материалов при j Ион = 10 17 –10 18 см −2 S −1 (N E = 10 12 –10 13 CM 12 –10 13 CM 12 –10 13 . –20 эВ). Энергия ионов плазмы контролировалась на уровнях, соответствующих условиям дивертора, с помощью потенциала смещения, подаваемого на исследуемый образец. Облучение плазмой проводили в последовательном порядке, чтобы достичь флюенса ионов дейтерия на поверхности примерно 10 21 см -2 в каждой последовательности для достижения заметной эрозии материала. Эффект эрозии измеряли методом потери веса. Анализ микроструктуры поверхности образцов проводили с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) после каждого запуска плазмы.

3. Углеродные материалы

Углеродный волокнистый композит (УВК)-кандидат СЭП НБ-31 изучался вместе с российским мелкозернистым графитом МПГ-8 и квазимонокристаллом пирографита. Ионы углерода 12 C + были ускорены на циклотроне до 5 МэВ для радиационного повреждения образцов этих трех графитов. Высокий уровень радиационного повреждения, полученный в материалах, был обусловлен выбором вида ионов и высоким флюенсом ионов, полученным образцами в течение нескольких дней облучения. При этом в образцах каждого углеродного материала после облучения флюенсами 10 9 были достигнуты три уровня повреждения смещения 1 сна, 5 сна и 10 сна в среднем по поврежденному слою.соответственно Распределение первичных дефектов, созданных ионами 12 C + с энергией 5 МэВ в приповерхностном слое графита (ρ = 1,7 г/см 3 ), рассчитанное в SRIM [20], представлено на рис. 1.

Максимальное повреждение ~90 сна на глубине около 5 микрон, что соответствует диапазону 5 МэВ C-ионов в углеродном материале плотностью 1,7 г/см 3 , в то время как среднее повреждение = 10,2 сна. Структура поверхности модифицируется под облучением, хотя эффект напыления не играет существенной роли. Изменение структуры поверхности образца СЭП НБ-31 показано на рис. 2, где хорошо видна граница между облученной и необлученной частями. Развитие поверхности видно на облученной части поверхности.

На углеродных материалах обнаружена большая радиационная деформация. Это было четко обнаружено при профилировании поверхности вокруг границы зоны облучения, показанной на рис. 2. На всех исследованных ионно-облученных графитах была обнаружена значительная линейная деформация, измеренная профилометром. Результаты этих измерений для всех трех типов материалов представлены на рис. 3 в зависимости от дозы облучения. МПГ-8 оказался наиболее радиационно-стойким с минимальной деформацией в нашем случае, в то время как композитный СЭП НБ-31 показал большую деформацию: ΔH = 20 мкм на образце 10 сна (10 18 см −2 ). Деформация образца пирографита 10 сна превысила предел профилометра 160 мкм.

Таким образом, исследованные графиты проявляли большой эффект набухания после облучения, который был очень большим по сравнению с поврежденным поверхностным слоем (ионный пробег ~5 мкм). Помимо повреждений, вызванных быстрыми ионами, эти материалы подвергаются распылению. Модификация поверхности из-за этих эффектов была обнаружена на всех материалах (см. рис. 2). Расщепление поврежденного слоя наблюдалось и на пирографите. Трещины были обнаружены на МПГ-8 с давлением 5 и 10 сна.

Затем образцы облученного графита подвергали воздействию стационарной дейтериевой плазмы на имитаторе плазмы LENTA. Параметры воздействия: ток D-иона 10 мА/см 2 , энергия ионов 100 эВ (отрицательное смещение), температура образца при работе плазмы ≤40 °С. Углеродные материалы обрабатывались в плазме за две экспозиции по 1 ч каждая. На первом этапе (около 2–3 мкм) разрушался слой примерно на половину глубины проникновения быстрых ионов, а на втором плазменном воздействии (~3–7 мкм) – слой максимального радиационного повреждения [21]. . Потеря веса из-за плазменной бомбардировки измерялась после каждого воздействия плазмы. Результат двойного последовательного плазменного воздействия на углеродные материалы показан на рис. 4. Показаны глубина эрозии и скорость эрозии трех исследуемых графитов после первого и после второго прогонов плазмы. Все материалы демонстрируют увеличение скорости эрозии при втором плазменном воздействии, соответствующем слою с максимальной плотностью дефектов, участвующих в эрозии. Это, очевидно, показывает увеличение скорости эрозии при более высоких уровнях радиационного повреждения исследованных материалов.

После каждого воздействия плазмы наблюдались изменения в микроструктуре поверхности. Пример поверхности SEP NB-31, облученной до 10 сна после плазменной бомбардировки, показан на рисунке 5b.

Принятая методика эксперимента позволяет учитывать крайне неоднородное распределение радиационных дефектов в углеродных материалах, что позволяет получить экспериментальные данные об эрозионном выходе для различных уровней повреждения. Эрозионный выход оценивали с учетом тока ионов дейтерия на поверхность. На рис. 6 представлена ​​зависимость скорости эрозии СЭП НБ-31 в D-плазме от тока плазмы на облучаемый высокоэнергетичными ионами образец и на необлученный. Выход эрозии Y был выведен из этих измерений как наклон кривых, нанесенных на график. Несмотря на разброс (для CFC), результат свидетельствует о более высокой скорости эрозии облученного материала. Коэффициент повышения эрозионного выхода определяется соответствующим соотношением значений Y для облученных и необлученных материалов, как Y SEP irrad /Y SEP = 2,6 ± 0,6 для SEP NB-31 и даже крупнее Y pyro irrad /Y pyro = 4,8 ± 0,4 для пирографита при минимальном значении Y MPG irrad = 1,6 ± 0,4 было найдено для МПГ-8 [21].

На материалах CFC произошли изменения поверхности. На образцах СЭП и МПГ наблюдалось образование отверстий, усов и конусов. Наши наблюдения приводят нас к выводу, что радиационное повреждение оказывает сильное влияние на эрозию в плазме углеродных материалов, обращенных к плазме, увеличивающееся с более высокими уровнями повреждения. Предполагается, что эффект обусловлен радиационными повреждениями, накопленными в решетке, что приводит к изменению микроструктуры материала от плотной к более рыхлой (потеря регулярной структуры).

4. Вольфрам

Вольфрам является наиболее активно изучаемым материалом для использования в контакте с плазмой [22,23,24]. Нами был изучен поликристаллический вольфрам W 99,95 мас.% (российская марка), а также марки PLANSEE и POLEMA, предлагаемые для диверторной брони ИТЭР. Образцы вольфрама облучали различными ионами: 4 He 2+ при энергии 3,5–4,5 МэВ, ионами углерода 12 C 3+ при энергии 10 МэВ и ионами азота 14 8 N 3+

8 при 28 МэВ [16,17,18,19].

4.1. Вольфрам, облученный гелием и ионами углерода

4 He 2+ при облучении 3,5–4,5 МэВ, был исследован как аналог термоядерных альфа-частиц при 3,5 МэВ из реакции DT. Образцы W были подвергнуты облучению ионным пучком, чтобы достичь плотности потока энергии на поверхности от 10 17 см -2 до 10 19 см -2 . Образовавшиеся таким образом дефекты распределяются в поверхностном слое толщиной около 6 мкм в соответствии с 4 He 2+ Диапазон в вольфраме. Результаты облучения вольфрама He (модификация микроструктуры, эффект набухания) были опубликованы в других источниках [16, 17, 18]. Образование гелиевой пористости в поврежденном слое обнаружено при высоких флюенсах гелия 3 ? Наличие пор и полостей микронного размера, заполненных гелием, будет иметь большое влияние на проникновение и удержание водорода в материале после воздействия дейтериевой плазмы. Эффект набухания был обнаружен также при измерении профиля поврежденной поверхности вольфрама на уровне 2–3%.

Был исследован другой случай облучения, а именно облучение 12 С 3+ , что позволило бы различить влияние накопленного He и самого повреждения на удержание водорода в поврежденном вольфраме [18]. Образцы вольфрама облучали ионами углерода 12 C 3+ , ускоренными до 10 МэВ, при этом суммарный флюенс ионов достигал (1–2) · 10 17 см −2 . Энергия ионов и значение полного флюенса были выбраны таким образом, чтобы результирующее повреждение, выраженное в dpa, было аналогично повреждению при облучении ионами He. На рис. 7 показано распределение первичных дефектов в вольфраме, полученном методом 4 He 2+ при 4 МэВ и 12 C 3+ при 10 МэВ (расчеты SRIM) в слое 3–7 мкм. Также представлена ​​концентрация имплантированных ионов.

Также учитывалась температура как важный параметр для исследования поврежденного материала. Облучения вольфрама ионами углерода проводились при различных температурах, а именно при комнатной температуре (КТ) и при 600 °С. На рис. 8 показана поврежденная структура вольфрама, облученного ионами C при 600 °C, полученная методом ПЭМ. На рисунке представлены многочисленные вакансионные поры и дислокационные петли.

Линейные деформации были обнаружены на вольфраме, облученном углеродом, при наблюдениях топографии поверхности. Результат измерений профиля поверхности показан на рис. 9. Граница области облучения исследовалась для двух температур материала в процессе облучения – комнатной и 600 °С. Ступенька, соответствующая эффекту набухания, хорошо видна на поверхности в обоих случаях. Приподнятая часть находится на стороне облучаемой зоны. Распухание было намного выше при более низкой температуре облучения. Измерение проводилось с необходимой статистикой в ​​высокотемпературном случае.

Облученные образцы вольфрама подвергались воздействию дейтериевой плазмы. Эксперименты проводились в условиях эрозии в последовательном порядке для изучения изменений поврежденного слоя и их соответствия уровню повреждения с учетом распределения дефектов (см. рис. 7). Параметры плазменного воздействия подбирались таким образом, чтобы реализовывался режим динамической эрозии и происходило заметное распыление материала. Энергия ионов 250 эВ превысила порог распыления при флюенсе Φ = 10 21 –10 22 см −2 . Для этих условий исследовали эрозию поверхности, изменение микроструктуры поверхности и поврежденный слой (потеря веса, метод РЭМ).

На рис. 10 представлены поверхность и поврежденный слой образца, облученного в среднем до 90 сна, для случая максимального флюенса быстрых ионов He 2+ max = 10 19 см −2 , Φ av = 3·10 18 см −2 , E = 3–4 МэВ) с последующей обработкой плазмой с эрозией 2 мкм в результате. Показаны полости, предположительно заполненные гелием после облучения.

Пример модификации структуры поверхности образца, облученного гелием, после последовательного плазменного воздействия представлен на рисунке 11, где поверхность изменилась с изначально гладкой на пористую при более высоком потоке плазмы (и более высоком повреждении).

Для сравнения на рис. 12 показан излом облученного углеродом вольфрама, зарегистрированный после дейтериевой плазмы: поверхностный слой толщиной 1 мкм был напылен плазменной бомбардировкой. На рисунке хорошо видны значительные изменения микроструктуры быстрыми ионами С в слое около 4 мкм (диапазон иона углерода в вольфраме).

Образцы, облученные углеродом, не показали заметных изменений структуры поверхности после плазмы, как образцы, облученные гелия. СЭМ-фотографии С-облученного вольфрама после дейтериевой плазмы представлены на рис. °С, причем разница между этими двумя случаями хоть и незначительна, но вполне заметна.

Скорость эрозии вольфрама измерялась по потере веса во всех экспериментах с плазмой. Во всех случаях она составляла около 0,5–0,8 мг/см 2 ч. Выход эрозии для ионов D-плазмы при энергии 250 эВ в выбранных условиях составил Y d-w ≅ (2–4) × 10 −3 . Отчетливого влияния повреждения от смещения на скорость эрозии пока не обнаружено. Также не обнаружено корреляции значений выхода с уровнем повреждения для разных доз как облученного He, так и C-облученного вольфрама.

Сохранение дейтерия изучали путем измерения концентрации дейтерия в поврежденном вольфраме после воздействия на облученные образцы дейтериевой плазмой на разных этапах эрозии от начальной поверхности до окончания поврежденного слоя (о диапазоне высокоэнергетичных ионов). Анализ детектирования упругой отдачи (реакция D( 4 He,D) 4 He, глубина зондирования пучка He 1,9 МэВ ~150 нм) был применен для профилирования концентрации дейтерия в приповерхностном слое. Обнаружено значительное увеличение остаточного дейтерия (на порядок) на глубине максимального повреждения облученного He вольфрама и большое количество имплантированного гелия (10% ат. ) обнаружено по обратному рассеянию ядер в слое шириной 2–3 мкм на глубине 5–6 мкм (диапазон ионов He) [16,17,18].

Удержание дейтерия на вольфраме с C-повреждением, подвергнутом воздействию дейтериевой плазмы, было проанализировано в экспериментах, проведенных при различных температурах материала. Профили оставшегося дейтерия показаны на рисунке 14 для двух образцов вольфрама. Было зарегистрировано примерно десятикратное снижение поглощения дейтерия в образце при высокой температуре по сравнению со случаем при комнатной температуре (от 8,7 × 10 90 167 16 90 168 см 90 167 -2 90 168 до 0,8 х 10 90 167 16 90 168 см 90 167 -2 90 168 ). Оба распределения дейтерия имеют максимум около 20–30 нм в слое между 10–140 нм.

Также было проведено прямое сравнение удерживания дейтерия для предварительно облученных образцов гелия и углерода. Результаты ERDA для четырех образцов вольфрама представлены на рисунке 15 для комнатной температуры. Два образца были облучены ионами He, два других – ионами C. Уровень повреждения на поверхности был примерно одинаковым (1–2 сна) в момент измерения (на соответствующей стадии плазменной эрозии). Результат показывает, что дейтерий концентрируется около 20–40 нм (максимум) на глубине 60 нм во всех случаях при общем количестве обнаруженного дейтерия (1,65–1,85) × 10 16 см −2 .

4.2. Вольфрам, облученный ионами азота

Облучение ионами 14 N 3+ исследовано на образцах вольфрама PLANSEE и POLEMA, предложенных для использования в реакторе ИТЭР [19]. Были проведены численные расчеты для определения плотности потока облучения, необходимой для получения повреждений, сравнимых с теми, которые уже были получены в случаях He и C при плотности потока 10 17 см -2 . На рис. 16, рис. 17 и рис. 18 представлены концентрации первичных дефектов в поверхностном слое вдоль глубины проникновения ионов для трех видов ионов. На рис. 16 показан результат облучения вольфрама ионами гелия при энергии 5 МэВ до флюенса 10 17 см −2 . Соответствующие данные для ионов углерода при энергии 30 МэВ приведены на рис. 17. Расчет для облучения азотом выполнен с данными, приведенными на рис. 18: ионы 14 N 3+ , энергия 30 МэВ, флюенс 10 17 см −2 . Этот выбор дает среднее радиационное повреждение N > = 1,5 сна в слое 8 мкм, что близко к C > = 0,9 сна для ионов углерода.

Микроструктура поверхности вольфрамовых образцов после облучения ионами азота не претерпела заметных изменений, как показал анализ СЭМ. Данные на рисунке 19– поверхность образца PLANSEE в исходном состоянии и после облучения пучком 14 N 3+ при энергии 28 МэВ до флюенса 10 17 см −2 .

Поверхность облученного вольфрама также исследовалась профилометром, и был обнаружен значительный эффект набухания за счет накопления радиационных дефектов в слое 8 мкм. Пример профиля поверхности, зарегистрированного вокруг границы облученной области, показан на рис. 20. Измеренные значения возвышения составляли от 600 Å до 1800 Å для исследуемых облученных образцов PLANSEE. С учетом глубины поврежденного слоя можно оценить эффект набухания от 1% до 2,5%. Аналогичные измерения были проведены на образцах вольфрама ПОЛЕМА, облученных в тех же условиях. Зарегистрированный шаг возвышения в этом случае составил 2200–2350 Å. Это соответствует эффекту набухания 2,7–2,9.% для исследуемого материала.

Как облученные, так и необлученные образцы подвергались воздействию плазмы. Образцы контактировали с дейтериевой плазмой, генерируемой электронным пучком (4 кВ, 1,3 А) при N e = (2–3) × 10 12 см −3 , T e = 2–5 эВ. Поток ионов плазмы F D , достигаемый во время каждого анализа плазмы, составлял > 10 21 см -2 ; поток плазмы на поверхность j = 2 × 10 17 см −2 с −1 . Энергия падающих ионов на поверхность (смещение) составляла 250 эВ. Температуру образцов поддерживали на уровне Т = (50–80) °С путем охлаждения. Примеры параметров воздействия плазмы и измеренных значений скорости эрозии и выхода эрозии приведены в таблице 1 для двух образцов вольфрама POLEMA и PLANSEE.

Выход эрозии, полученный в этой экспериментальной серии, составил (4,1–4,7) × 10 –3 , и цифры не слишком сильно различаются для двух исследованных материалов. Похожие Д 9Значения 0367 w были также на необлученных материалах, и это не выявляет какой-либо связи эрозионной текучести с дефектной структурой поверхностного слоя с учетом погрешностей эксперимента.

СЭМ-анализ поверхности проводился на каждом этапе экспериментов – после облучения высокоэнергетическими ионами азота и после воздействия плазмы. Показано, что облучение быстрыми ионами не приводит к видимым изменениям структуры поверхности. С другой стороны, поверхность демонстрирует сильные изменения после воздействия на материалы плазмой дейтерия, имеющей обширную эрозию (например, 3 мкм, показанные в таблице 1). Этот эффект обусловлен изменениями кристаллической структуры, а именно развитием межкристаллитных границ, в которых появляются связанные с ними глубокие каверны. Эти особенности хорошо видны на рисунке 21, на котором представлена ​​поверхность предварительно облученного образца PLANSEE после воздействия плазмы.

5. Карбид кремния (SiC)

Карбид кремния был включен в экспериментальное исследование как малоактивируемый материал. Были проведены эксперименты по получению радиационно-поврежденного материала, и для облучения образцов SiC (толщиной 1,5 мм) были выбраны протоны высоких энергий [19].

Расчет был выполнен в SRIM для получения характеристик повреждения для материала SiC, облученного протонами. Пороговая энергия образования дефектов составила 35 эВ и 20 эВ для кремния и углерода соответственно. Результат, приведенный на рис. 22, представляет собой концентрацию первичных дефектов в SiC для протонов, ускоренных до 30 МэВ, для Φ = 10 17 см −2 . Эти протоны вызывают повреждение всей толщины образцов (1,5 мм) на уровне в среднем 1,23 · 10 −4 сна.

Образцы SiC были предварительно облучены протонами с энергией 32 МэВ до флюенса 10 17 см −2 . Затем образцы подвергались воздействию дейтериевой плазмы на имитаторе плазмы «ЛЕНТА» в следующих условиях:

  • поток ионов дейтерия на поверхность 1,2 × 10 17 см −2 с −1 ;

  • энергия налетающих ионов 100 эВ;

  • флюенс плазмы дейтерия 0,4 × 10 21 см −2 ;

  • температура поверхности < 100 °C (мишень с водяным охлаждением).

Глубина эрозии материала, подвергшегося воздействию плазмы, составила 0,6–2 мкм, как было измерено по потере веса, а коэффициент эрозии оказался равным (1–2) × 10 −2 , что согласуется с экспериментальными данными по распыление углерода и кремния ионами дейтерия.

Структуру поверхности анализировали на разных этапах экспериментов с помощью СЭМ и ПЭМ микроскопии. На рис. 23 показано начальное состояние поверхности SiC. Результат плазменного воздействия на облученный и необлученный материал показан на рисунке 24.

Анализ показал, что создание дефектов в материале быстрыми протонами вызывает важные изменения в структуре поверхности в режиме плазменной эрозии. Они проявляются появлением большого количества чешуйчатых элементов, которые, в свою очередь, могут усиливать эрозию. Процесс эрозии развивается на фоне мозаичной структуры, которая отчетливо проявляется на волнистой поверхности необлученного материала (рис. 24).

6. Обсуждение и выводы

В данном обзоре представлены экспериментальные исследования плазменных материалов, предлагаемых для использования в реакторах с реакцией DT-синтеза. Основной задачей работы было получение экспериментальных данных о поведении и устойчивости материалов, обращенных к плазме, при облучении быстрыми нейтронами, сопровождаемом плазменной бомбардировкой. Применен комплексный метод, основанный на облучении суррогатными ионами, для создания радиационных повреждений в материалах и моделирования нейтронного воздействия и воздействия на облучаемые материалы D-плазмой, моделирующей условия токамака-реактора. Исследования проводились на базе НИЦ «Курчатовский институт» — циклотроне У-150, обеспечивающем получение ускоренных ионов до 60 МэВ, и имитаторе линейного плазменного дивертора ЛЕНТА.

Исследованы материалы на основе углерода, вольфрам различных марок и карбид кремния. Ионы 4 He 2+ , 12 C 3+ , 14 N 3+ и H + (для частного случая взяты протоны) ускорены1 до Me до 3,5 облучения.

Радиационное повреждение, достигнутое в углеродных материалах, составило 1–10 сна в среднем по слою ионного пробега, что составило ~5 мкм для КФУ СЭП НБ-31, низкопористого графита МПГ-8 и квазимонокристалла пирографита. Исследуемые графиты показали большую линейную деформацию после облучения, которая была наибольшей для пирографита, тогда как МПГ-8 показал себя наиболее устойчивым к радиации с минимальной деформацией. Большая деформация была также измерена на образце SEP NB-31 10 сна, поскольку ΔH = 20 мкм по сравнению с диапазоном ионов 5 мкм (ионы C, 10 18 см −2 ). Для этих углеродных материалов четко зарегистрирован линейный рост деформации с дозой ионов. Накопившиеся в графитах повреждения, наряду с распылением облученных материалов при выдержке в плазме, привели к модификации поверхности, наблюдаемой при СЭМ-анализе. Модификация поверхности за счет этих воздействий была обнаружена на всех углеродных материалах в виде расщепления поврежденного слоя на пирографите, трещин на 5 и 10 сна МПГ-8. Отверстия, усы и конусы также были видны на поверхности SEP и MPG. Измерение скорости эрозии показало, что она была выше для облученных углеродных материалов, чем для необлученных, с увеличением скорости при более высоком уровне радиационного повреждения. Это было связано с усилением химической эрозии, характерной для углеродных материалов вообще, в дейтериевой плазме. При этом поврежденный слой распылялся из-за значительного энерговклада при облучении.

Условия облучения образцов вольфрама различными ионами были выбраны для получения одинаково близкой картины образования дефектов в поврежденном слое и для обеспечения возможности сравнительного анализа результатов. Воздействие плазмы на поврежденный вольфрам изучалось в динамическом режиме движения распыляемой поверхности. Этот метод показал, что соотношение степени повреждения сильно неоднородно в слое 3–6 мкм со структурой вольфрама и удерживанием дейтерия. Полученные результаты показали формирование различных структур материала после облучения высокоэнергетическими ионами двух видов ионов, используемых для создания повреждений – He и C. Структура поврежденного вольфрама претерпела большие изменения; обнаружено образование пузырей и полостей. Повреждение сильно проявлялось в изменении микроструктуры поверхности при воздействии плазмы — растрескивании, вздутии, расслаивании (в облученном гелием W). Предполагается, что гелий накапливается в наблюдаемых в поврежденном слое порах размером в несколько микрон и полостях, которые могут развиваться при плазменной бомбардировке и влиять на изменения структуры при выходе гелия на поверхность материала.

Эффект набухания был четко обнаружен на вольфраме при 1,5–5% контролем линейной деформации. Кроме того, ПЭМ-анализ показал развитие петлевых и вакансионных систем пор в материале, поврежденном энергичными ионами.

В наших экспериментах было проведено множество измерений скорости эрозии и выхода эрозии как для Не, так и для С. Выход эрозии был определен количественно как Y d-w ≅ (2–4) × 10 −3 как для He, так и для C и случаев для разных уровней повреждения слоев, обращенных к плазме, и это было примерно таким же, как для неповрежденного вольфрама. Таким образом, не было обнаружено корреляции с уровнем повреждения или методом облучения, и до сих пор не было обнаружено явного влияния повреждения на скорость эрозии вольфрама в отличие от усиления эрозии, обнаруженного ранее на поврежденных графитовых материалах [15]. Это может быть связано с различными механизмами эрозии вольфрама и углеродных материалов – химической эрозией, активируемой повреждением, и чисто физическим распылением вольфрама.

Используемый в работе метод ЭРД позволил получить данные о концентрации D в приповерхностном слое до глубины 100–150 нм. Результаты по удерживанию изотопов водорода, описанные в разделе 4, показывают, что распределения дейтерия и его количества в поврежденном приповерхностном слое могут не сильно отличаться для случаев He и C и, напротив, могут быть очень похожими для двух методов определения. производство повреждений в вольфраме (He и C) для эквивалентных уровней повреждения с максимумом 6–8 ат.% в слое около 60–100 нм. Наблюдаемые D-распределения можно объяснить генерацией ловушек, которые могут контролировать диффузию дейтерия в объем, и они могут доминировать над раствором дейтерия и простой объемной диффузией. Сходство профилей максимального и полного удерживания (по измеренному слою), наблюдаемое для облучения C и He при близких уровнях повреждения (2–3 сна), подтверждает это соображение. Для описания наблюдаемых D-профилей в приповерхностных слоях следует также учитывать другие эффекты, такие как индуцированный ловушками эффект Горского [25].

Повреждение, вызванное ионами C при комнатной температуре, привело к большому накоплению дейтерия (20 ат. %), в то время как эксперименты, проведенные при 500 °C, показали низкое удерживание, которое в то же время очень близко к значениям удерживания, обнаруженным для неповрежденный материал. С учетом всех особенностей анализа ЭРД (малая глубина) этот результат представляется весьма значимым для исследований возможных запасов трития в вольфраме, поскольку показывает необходимость исследования эффекта при повышенных температурах.

Облучения образцов вольфрама проводились также ионами 14 N 3+ . Как показал расчетный анализ, поврежденный слой формируется на глубину ~8 мкм для ионов 30 МэВ 14 N 3+ . Такому облучению подверглись два вольфрама марок PLANSEE (Австрия) и POLEMA (РФ). Получены образцы, поврежденные до 10 сна на участке торможения ионов. В результате облучения путем профилирования на облученной поверхности была обнаружена значительная линейная деформация. Оценка эффекта набухания дала 2,5 % для PLANSEE и 2,9 %.% для вольфрама ПОЛЕМА. Эрозионный выход этих двух материалов в дейтериевой плазме был оценен как Y w = (4,1–4,7) × 10 -3 . Характерные для этого метода облучения изменения морфологии поверхности проявлялись в виде развития межзеренных границ и образования отверстий.

Образцы карбида кремния SiC исследовались также в дейтериевой плазме после облучения высокоэнергетичными протонами. Потеря регулярной структуры была обнаружена на поверхности после облучения протонами с энергией 30 МэВ. Формирование чешуйчатых поверхностных структур будет способствовать эрозии материала в плазме.

В целом, во всех описанных экспериментах выявляется повышенная роль границ зерен в накоплении и распространении образующихся дефектов, что становится очевидным после плазменных воздействий, сопровождающих дефектообразование высокоэнергетическими частицами. В материалах происходили изменения поверхности в результате накопления энергии в поврежденном слое, который теряет регулярную структуру твердого тела, определяемую свойствами симметрии. Эффект обусловлен радиационным повреждением решетки, что приводит к изменению микроструктуры материала с плотной на более рыхлую. Это также приводит к изменению физических свойств, важных для применения рассматриваемых материалов в качестве плазмостойкой брони (теплопроводность, скорость эрозии и др.).

Наконец, можно сделать вывод, что метод, примененный в данной работе, доказал свою эффективность для моделирования нейтронного эффекта в материалах, разрабатываемых для термоядерных реакторов. Использование суррогатных облучений быстрыми ионами в комплексе с исследованием облучаемых материалов в плазме, соответствующей условиям СОЛ токамака, позволяет получить прямые экспериментальные данные, крайне необходимые на этапе разработки будущих термоядерных реакторов, облегчая выбор материалов, обращенных к плазме, и обеспечивая основу для оценки их ресурса при сильном нейтронном и плазменном воздействии.

Вклад авторов

Концептуализация, Б.И.К. и Э.В.С.; методология, Б. И.К.; программное обеспечение, E.V.S.; валидация, Б.И.К., В.С.К. и Э.В.С.; формальный анализ, БИК; расследование, Б.И.К. и Э.В.С.; ресурсы, Б.И.К. и Э.В.С.; курирование данных, B.I.K.; написание – черновая подготовка, Б.И.К.; написание – обзор и редактирование, B.I.K. и Э.В.С.; визуализация, E.V.S.; надзор, В.С.К.; администрирование проекта, ВСК; приобретение финансирования, B.I.K. и В.С.К. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке РФФИ, ​​проекты № 13-08-00692, 10-08-01170, 11-08-01093, 15-08-04409, 19-08-00994.

Заявление об информированном согласии

Большая часть работы в этом исследовании была проделана А.И. Рязанова, недавно скончавшегося.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

  1. Барабаш В.; Федеричи, Г.; Линке, Дж.; Ву, К. Проблемы взаимодействия материала с поверхностью плазмы после повреждения нейтронами. Дж. Нукл. Матер. 2003 , 313–316, 42–51. [Google Scholar] [CrossRef]
  2. Рот, Дж.; Шмид, К. Водород в вольфраме как материал, обращенный к плазме. физ. Скр. 2011 , Т145. [Google Scholar] [CrossRef][Зеленая версия]
  3. Болт, H.; Барабаш, В.; Федеричи, Г.; Линке, Дж.; Лоарте, А .; Рот, Дж.; Сато, К. Плазменная облицовка и материалы с высоким тепловым потоком — потребности для ИТЭР и не только. Дж. Нукл. Матер. 2002 , 307–311, 43–52. [Google Scholar] [CrossRef]
  4. Шимада, М.; Хара, М.; Оцука, Т .; Оя, Ю .; Хатано, Ю. Отжиг дефектов и термическая десорбция дейтерия в вольфраме, облученном нейтронами с низкой дозой HFIR. Дж. Нукл. Матер. 2015 , 463, 1005–1008. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
  5. Саван, М.Э. Параметры повреждения конструкционных материалов в условиях термоядерного синтеза по сравнению с облучением реактора деления. Фьюжн инж. Дес. 2012 , 87, 551–555. [Google Scholar] [CrossRef]
  6. Флеров Г.Н.; Барашенков, В.С. Практические применения пучков тяжелых ионов. сов. физ. Успехи 1975 , 17, 783–793. [Google Scholar] [CrossRef]
  7. Маркина Е.; Майер, М.; Эльгети (Линдиг), С.; Шварц-Селинджер, Т. Влияние имплантации гелия в МэВ на удержание дейтерия в вольфраме, имплантированном собственными ионами. физ. Скр. 2014 , T159, 14045. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
  8. Wampler, W.; Дернер, Р. Влияние повреждения смещения на удержание дейтерия в вольфраме, подвергнутом воздействию плазмы. Нукл. Fusion 2009 , 49. [Google Scholar] [CrossRef]
  9. Cui, S.; Дернер, Р.П.; Симмондс, MJ; Сюй, С .; Ван, Ю.; Дешамфаи, Э.; Фу, Э .; Тайнан, Г.Р.; Чен, Р. Деградация и восстановление теплопроводности в вольфраме, поврежденном ионным пучком, при различных температурах. Дж. Нукл. Матер. 2018 , 511, 141–147. [Google Scholar] [CrossRef]
  10. Хатано, Ю.; Шимада, М .; Алимов, В.; Ши, Дж.; Хара, М.; Нодзаки, Т .; Оя, Ю .; Кобаяши, М .; Окуно, К.; Ода, Т .; и другие. Захват изотопов водорода в радиационных дефектах, образующихся в вольфраме под нейтронным и ионным облучением. Дж. Нукл. Матер. 2013 , 438, С114–С119. [Google Scholar] [CrossRef][Зеленая версия]
  11. Хатано, Ю.; Тояма, Т .; Ли, HT; Уэда, Ю.; Оя, Ю .; Ядзима, М.; Оно, Н. Взаимодействие дефект-изотоп водорода в вольфраме, облученном нейтронами, и влияние легирующих элементов и ориентации кристалла на образование дефектов при суррогатном облучении. В данных о взаимодействии атомов и плазмы с материалом для термоядерного синтеза; Международное агентство по атомной энергии: Вена, Австрия, 2019 г.; стр. 55–68. [Google Scholar]
  12. Дешпанде, С.П.; Раоле, PM; Майя, П.Н.; Шарма, П.; Аттри, А .; Тьяги, А.К.; Кумар, Р.; Вала, С.С.; Сатьяпрасад, А .; Мукерджи, С. ; и другие. Моделирование радиационных повреждений и эксперименты по ионному облучению вольфрама. В данных о взаимодействии атомов и плазмы с материалом для термоядерного синтеза; Международное агентство по атомной энергии: Вена, Австрия, 2019 г.; стр. 3–44. [Google Scholar]
  13. Гаспарян Ю.; Огородникова О.; Ефимов, В.; Медников, А.; Маренков, Э.; Писарев, А.; Маркель, С.; Чадеж И. Термическая десорбция саморазрушающегося вольфрама под действием атомов дейтерия. Дж. Нукл. Матер. 2015 , 463, 1013–1016. [Google Scholar] [CrossRef]
  14. Li, X.; Сюй, Ю .; Чжан, Ю .; Лю, С. Межмасштабные механизмы самовосстановления радиационного повреждения в нанокристаллическом вольфраме. В данных о взаимодействии атомов и плазмы с материалом для термоядерного синтеза; Международное агентство по атомной энергии: Вена, Австрия, 2019 г.; стр. 81–126. [Google Scholar]
  15. Хрипунов Б.; Брюханов, А.; Чугунов О.; Гуреев, В.; Койдан, В . ; Корниенко, С.; Кутеев, Б.; Латушкин, С.; Муксунов, А.; Петров, В.; и другие. Доказательства влияния радиационных повреждений на эрозию материалов в плазменной среде. Дж. Нукл. Матер. 2009 , 390–391, 921–924. [Google Scholar] [CrossRef]
  16. Койдан В.; Хрипунов, Б.; Рязанов, А.; Гуреев, В.; Корниенко, С.; Латушкин, С.; Муксунов, А.; Петров, В.; Семенов, Э.; Столярова, В.; и другие. Получение радиационно-поврежденного вольфрама и его исследование в высокопоточной дейтериевой плазме. В материалах 25-й конференции МАГАТЭ по термоядерной энергетике, Санкт-Петербург, Россия, 13–18 октября 2014 г.; Бумага МПТ/П7-37. Доступно в Интернете: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Meetings/PDFplus/2014/cn221/cn221ProvisionalProgramme.pdf (по состоянию на 21 октября 2021 г.).
  17. Хрипунов Б.И.; Койдан, В.С.; Рязанов, А.И.; Гуреев В.М.; Корниенко, С.Н.; Латушкин С.Т.; Муксунов, А.М.; Семенов, Е.В.; Столярова, В.Г.; Унежев, В.Н. Радиационно-поврежденный вольфрам: производство и исследование в стационарном потоке плазмы. физ. В. Нукл. 2018 , 81, 1015–1023. [Google Scholar] [CrossRef]
  18. Хипунов Б.И.; Койдан, В.С.; Рязанов, А.И. Воздействие высокопоточной плазмы на вольфрам, поврежденный высокоэнергетичными ионами. В данных о взаимодействии атомов и плазмы с материалом для термоядерного синтеза; Международное агентство по атомной энергии: Вена, Австрия, 2019 г.; стр. 69–80. [Google Scholar]
  19. Хрипунов Б.И.; Койдан, В.С.; Рязанов, А.И.; Гуреев В.М.; Латушкин С.Т.; Семенов, Е.В.; Столярова, В.Г. Воздействие потока плазмы дейтерия на термоядерные материалы: радиационное повреждение, модификация поверхности, эрозия. физ. В. Нукл. 2021 , 84, 1–7. [Google Scholar]
  20. Ziegler, J.F.; Циглер, М .; Бирсак, Дж. SRIM – Торможение и пробег ионов в веществе. Нукл. Приборы Методы Физ. Рез. Разд. B: Взаимодействие с лучом. Матер. В. 2010 , 268, 1818–1823 гг. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
  21. Rieth, M.; Дударев С.; де Висенте, С.Г.; Актаа, Дж.; Альгрен, Т .; Антуш, С.; Армстронг, Д.; Балден, М.; Балук, Н .; Барт, М.-Ф.; и другие. Недавний прогресс в исследованиях вольфрамовых материалов для применения в ядерном синтезе в Европе. Дж. Нукл. Матер. 2013 , 432, 482–500. [Google Scholar] [CrossRef][Зеленая версия]
  22. Шимада, М.; Хатано, Ю.; Оя, Ю .; Ода, Т .; Хара, М.; Цао, Г.; Кобаяши, М .; Соколов, М.; Ватанабэ, Х .; Тыбурска-Пюшель, Б.; и другие. Обзор совместного американо-японского исследования удержания изотопов водорода в вольфраме, облученном нейтронами и поврежденном ионами. Фьюжн инж. Дес. 2012 , 87, 1166–1170. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
  23. Hu, A.; Хассанейн, А. Моделирование поведения изотопа водорода в компонентах, обращенных к термоядерной плазме. Дж. Нукл. Матер. 2014 , 446, 56–62. [Google Scholar] [CrossRef]

Рисунок 1. Первичные радиационные дефекты в зависимости от глубины для углеродного материала (ρ = 1,7 г/см 3 ), облученного ионами С с энергией 5 МэВ до дозы 10 18 см -2 .

Рис. 1. Первичные радиационные дефекты в зависимости от глубины для углеродного материала (ρ = 1,7 г/см 3 ) облученных ионами С с энергией 5 МэВ в дозе 10 18 см −2 .

Рисунок 2. Граница на поверхности образца СЭП НБ-31, облученного до = 10 сна: поврежденный участок слева; правая часть была защищена от облучения. Масштаб 100 мкм [21].

Рис. 2. Граница на поверхности образца СЭП НБ-31, облученного до = 10 сна: поврежденный участок слева; правая часть была защищена от облучения. Масштаб 100 мкм [21].

Рисунок 3. Линейная деформация углеродных материалов ΔH после облучения ионами С с энергией 5 МэВ.

Рис. 3. Линейная деформация углеродных материалов ΔH после облучения ионами С с энергией 5 МэВ.

Рисунок 4. Глубина эрозии ( a ) и скорость эрозии ( b ) в эксперименте с двойной плазмой для образцов СЭП НБ-31, МПГ-8 и пирографита 1 сна в год.

Рис. 4. Глубина эрозии ( a ) и скорость эрозии ( b ) в эксперименте с двойной плазмой для образцов СЭП НБ-31, МПГ-8 и пирографита 1 dpa.

Рисунок 5. Поверхность SEP NB-31 в исходном состоянии ( a ) и после облучения ионами C до 10 сна и воздействия плазмы ( b ) [15,21].

Рис. 5. Поверхность SEP NB-31 в исходном состоянии ( a ) и после облучения ионами C до 10 сна и воздействия плазмы ( b ) [15,21].

Рисунок 6. Скорость эрозии SEP NB-31 в зависимости от ионного тока в D-плазме [15,21].

Рис. 6. Скорость эрозии SEP NB-31 в зависимости от ионного тока в D-плазме [15,21].

Рисунок 7. Распределения концентраций первичных дефектов (dpa) и имплантированных ионов (ат.%) в вольфраме, облученном высокоэнергетичными ионами He ( a ) и C ( b ) (расчеты SRIM).

Рис. 7. Распределения концентраций первичных дефектов (dpa) и имплантированных ионов (ат. %) в вольфраме, облученном He ( a ) и C ( b ) ионы высоких энергий (расчеты SRIM).

Рисунок 8. Система дислокационных петель и вакансионных пор в вольфраме, облученном ионами углерода при 10 МэВ, Т = 600 °С [16].

Рис. 8. Система дислокационных петель и вакансионных пор в вольфраме, облученном ионами углерода при 10 МэВ, Т = 600 °С [16].

Рисунок 9. Профили вольфрама вокруг границы зоны облучения С для двух температур поверхности во время облучения — комнатной и 600 °С (облученная часть справа).

Рис. 9. Профили вольфрама вокруг границы зоны облучения С для двух температур поверхности во время облучения — комнатной и 600 °С (облученная часть справа).

Рисунок 10. Поврежденный слой в изломе облученного гелием вольфрама (Ф = 10 19 см -2 ) после воздействия дейтериевой плазмы (наклонный вид) [16].

Рис. 10. Поврежденный слой в изломе облученного He вольфрама (Φ = 10 19 см −2 ) после воздействия дейтериевой плазмы (вид под наклоном) [16].

Рисунок 11. Облученный He вольфрам (3 × 10 18 см −2 , 4 МэВ): ( a ) – 6 сна на поверхности; ( b ) – после D-плазмы 2,4 × 10 21 см −2 . Глубина эрозии 3,6 мкм достигла слоя повреждения, соответствующего 15 сна [16].

Рис. 11. Вольфрам, облученный He (3 × 10 18 см −2 , 4 МэВ): ( a ) — 6 сна на поверхности; ( b ) – после D-плазмы 2,4 × 10 21 см −2 . Глубина эрозии 3,6 мкм достигла слоя повреждения, соответствующего 15 сна [16].

Рисунок 12. Микроструктура (излом) С-облученного вольфрама после воздействия дейтериевой плазмы (1 мкм эродирован плазмой) [16].

Рис. 12. Микроструктура (излом) С-облученного вольфрама после воздействия дейтериевой плазмы (1 мкм эродирован плазмой) [16].

Рисунок 13. Поверхность вольфрама, облученная и подвергнутая воздействию плазмы при различных температурах — комнатной температуре ( a ) и 500 °C ( b ). Тип иона, энергия и флюенс были 12 C 3+ , 10 МэВ, (1,5–2) × 10 17 см -2 соответственно. Оба образца подверглись эрозии в дейтериевой плазме на глубину 1 мкм.

Рис. 13. Поверхность вольфрама, облученная и подвергнутая воздействию плазмы при различных температурах — комнатной ( a ) и 500°C ( b ). Тип иона, энергия и флюенс были 12 C 3+ , 10 МэВ, (1,5–2) × 10 17 см -2 соответственно. Оба образца подверглись эрозии в дейтериевой плазме на глубину 1 мкм.

Рисунок 14. Сохранение дейтерия в вольфраме, предварительно облученном ионами C, при комнатной температуре ( a ) и при 500 °C ( b ) после воздействия дейтериевой плазмы (оба случая соответствуют слоям 1–2 сна).

Рисунок 14. Сохранение дейтерия в вольфраме, предварительно облученном ионами C, при комнатной температуре ( a ) и при 500 °C ( b ) после воздействия дейтериевой плазмы (оба случая соответствуют слоям 1–2 сна).

Рисунок 15. Концентрация дейтерия в поврежденном вольфраме после воздействия плазмы: образцы, облученные He до 1–2 сна W-03A и W-4; образцы W-5 и W-6, предварительно облученные ионами C до 2 сна.

Рис. 15. Концентрация дейтерия в поврежденном вольфраме после воздействия плазмы: образцы, облученные He до 1–2 сна W-03A и W-4; образцы W-5 и W-6, предварительно облученные ионами C до 2 сна.

Рисунок 16. Концентрация первичных дефектов в вольфраме, образованных ионами He при энергии 5 МэВ, 10 17 см −2 .

Рис. 16. Концентрация первичных дефектов в вольфраме, образованных ионами He при энергии 5 МэВ, 10 17 см −2 .

Рис. 17. Концентрация первичных дефектов, создаваемых в вольфраме ионами 12 C 3+ при энергии 30 МэВ, 10 17 см −2 .

Рисунок 17. Концентрация первичных дефектов, создаваемых в вольфраме ионами 12 C 3+ при энергии 30 МэВ, 10 17 см −2 .

Рис. 18. Концентрация первичных дефектов, создаваемых в вольфраме ионами 14 N 3+ при энергии 30 МэВ, 10 17 см −2 .

Рис. 18. Концентрация первичных дефектов, создаваемых в вольфраме ионами 14 N 3+ при 30 МэВ, 10 17 см −2 .

Рис. 19. Поверхность PLANSEE до ( a ) и после ( b ) облучения ионами 14 N 3+ при 28 МэВ до флюенса 10 17 см −2 .

Рис. 19. Поверхность PLANSEE до ( a ) и после ( b ) облучения ионами 14 N 3+ при 28 МэВ до флюенса 10 17 см −2 .

Рис. 20. Профиль облученной поверхности PLANSEE: облученная область справа ( 14 N 3+ ионов, 28 МэВ, 10 17 см −2 ). Левая часть маскируется от облучения.

Рис. 20. Профиль облученной поверхности PLANSEE: облученная область справа ( 14 N 3+ ионов, 28 МэВ, 10 17 см −2 ). Левая часть маскируется от облучения.

Рисунок 21. Облученная азотом поверхность PLANSEE после плазменного воздействия Φ Di = 3,6 × 10 21 см −2 (E Di = 250 эВ) (масштабные линейки в мкм).

Рис. 21. Облученная азотом поверхность PLANSEE после воздействия плазмы Φ Di = 3,6 × 10 21 см −2 (E Di = 250 эВ) (масштабные линейки в мкм).

Рисунок 22. Профиль радиационного повреждения SiC протонами с энергией 30 МэВ на флюенс 10 17 см −2 .

Рис. 22. Профиль радиационного повреждения SiC протонами с энергией 30 МэВ на флюенс 10 17 см −2 .

Рисунок 23. Поверхность SiC в исходном состоянии, полученная с помощью ПЭМ ( a ) и СЭМ-микроскопии ( b , c ).

Рис. 23. Поверхность SiC в исходном состоянии, полученная с помощью ПЭМ ( a ) и СЭМ-микроскопии ( b , c ).

Рисунок 24. Поверхность SiC после воздействия дейтериевой плазмы (Φ Di = 0.4 × 10 21 см −2 , E Di = 100 эВ): ( a ) – образец, облученный протонами, ( b ) – необлученный образец (шкала в мкм ).

Рис. 24. Поверхность SiC после воздействия дейтериевой плазмы (Φ Di = 0,4 × 10 21 см −2 , E Di = 100 эВ): ( a ) – образец, облученный протонами, (

7 b 9 ) – необлученный образец (шкала в мкм).

Таблица 1. Параметры плазмы и результаты воздействия на вольфрамовые образцы POLEMA и PLANSEE.

Таблица 1. Параметры плазмы и результаты воздействия на вольфрамовые образцы POLEMA и PLANSEE.

W Скорость эрозии
г, [мг/см 2 × ч]
Потеря веса ΔP, [мг] Глубина
22, [мг]
Эрозия
222, [мг]
. /см 2 ] Энергия ионов, [эВ] Выход эрозии
Y w , [отн. Units]
Plasma Fluence Φ D , [cm −2 ]
POLEMA 0.90 4.1 2.68 32.7 250 4.2 × 10 −3 4.1 × 10 21
PLANSEE 0.85 3.3 3.82 30.3 250 4.3 × 10 −3 3.6 × 10 21

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.


© 2021 авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Что такое облицовка в шитье? Типы и области применения

Облицовка – это, как правило, недекоративная ткань (она может быть и декоративной), прикрепленная к краю одежды для поддержки, чистоты или того и другого. Облицовка обеспечивает структуру, добавляя толщину по краям одежды, повышая прочность швов и предотвращая растяжку одежды с течением времени. Когда обтачка идет вокруг выреза горловины, ее обычно называют воротником. Его также можно нанести на кромку рукава или пояс юбки, если в этих местах уже нет подкладки или припуска на шов. Если вы шьете куртку на подкладке и хотите, чтобы подкладка была видна, когда вы ее носите, она должна быть сделана из лицевой ткани, видимой снаружи пальто, когда вы носите его подкладкой наизнанку.

Мы составили подробное руководство по выбору швейной машины для начинающих. Обязательно проверьте это!

Содержание

  • 1 Что такое обтачка в шитье?
  • 2 Какие бывают виды облицовки и сопряжения?
  • 3 Что означает стежок?
  • 4 Что такое самообтачка в шитье?
  • 5 Что такое фасонная облицовка?
  • 6 Что такое декоративная облицовка?
  • 7 Как пришить облицовку к лифу?
  • 8 Как обтачивают разные края одежды?
  • 9 В чем разница между трикотажной и тканой облицовкой?
  • 10 Заключение

Что такое обтачка в шитье?

Обтачка, особенно в швейном производстве, предназначена для отделки края ткани. Вы можете увидеть это обычно на горловине или проймах, где вы хотите, чтобы ваша одежда выглядела чистой и законченной. Обтачка также помогает укрепить зоны повышенного напряжения, такие как вырезы и проймы.

Облицовка может быть изготовлена ​​из той же ткани, другой ткани (облицовочная), или даже с чем-то вроде плавкого флиса или ватина (очень хорошо работают плавкие и нетканые прокладки). После нанесения швы сшиваются, чтобы прикрепить каждую сторону к себе. Если вы шьете на машине, я рекомендую установить длину стежка на 2 мм, если это возможно. Это очень помогает, когда вы пытаетесь шить как можно ближе к краю.

Облицовка может быть нанесена как лицевой, так и изнаночной сторонами вместе и может быть легко вывернута на лицевую сторону для получения законченного вида. Если вы используете сопряжение, я рекомендую совместить его с облицовкой, чтобы вы сшивали обе части одновременно.

Какие бывают виды облицовки и сопряжения?

Существует множество типов отделки на выбор, в зависимости от модного стиля одежды, которую вы создаете, и ее функции. Многим предметам одежды требуется более одного типа облицовки, чтобы создать законченный вид. Ниже вы найдете описание каждого вида облицовки и краткий перечень видов одежды, в которой их следует использовать.

Виды облицовки

Плавкий – Плавкий материал представляет собой клейкий материал, который можно приклеить к изнаночной стороне ткани для придания большей устойчивости и плотности. Вы должны использовать плавкую прокладку на вырезах горловины, проймах и изогнутых участках, таких как округлости и швы принцессы.

Простроченный – Эти обтачки пришиваются к лицевой стороне изделия, а затем переворачиваются на изнаночную сторону для сшивания на месте, как обычный шов. Вы можете сшить эти облицовки в различных стилях, таких как стихарь (шали), закругленный, квадратный и другие.

Облицовка – Облицовка – это обтачка из той же ткани, что и ваша одежда, которую вы складываете и прострачиваете, чтобы создать законченный вид без видимых необработанных краев. Он также обеспечивает устойчивость на вырезах и проймах, где трикотаж имеет тенденцию растягиваться, и не требует плавкой прокладки по краям при использовании на изгибах

Внахлест – Обтачки внахлест используются вокруг линий талии, вырезов и пройм, поэтому они растягиваются вместе с одеждой при движении. Их легко сшить на месте с помощью вашей машины или оверлока.

Типы интерфейсов?

Флизелин представляет собой материал с двумя слоями, один из волокон, а другой облицовочный. Они бывают разных типов и форм. На сегодняшний день доступно так много вариантов интерфейса, но в этой статье основное внимание уделяется основным из них.

Основные интерфейсы
  • Холст,
  • Плавкий флис
  • Набедренный пояс™
  • Легкие плавкие прокладки (например, Vilene™)
  • Плавкий вставной уток (Wel-Flex™)
  • Тканые прокладки (такие как саржевое переплетение).

Типы тканых прокладок:

  • Нежный
  • Тяжелый
  • Постоянный пресс
  • Махровая ткань.
Какие бывают типы плавких переходов?

Плавкий флизелин — это вид специального материала, который изготавливается с термочувствительным клеем с одной стороны. Когда сторона соприкасается с утюгом, она прилипает к другим материалам, потому что тепло и давление, излучаемые утюгом, активируют клей; заставляя их склеиваться. Плавкий флизелин доступен в нескольких формах: тканый, нетканый, легкий, вырезной и вшитый. Чаще всего используются флизелиновые, но тканые флизелины также становятся популярными.

Когда и почему их следует использовать?

Нетканые прокладки используются для придания одежде плотности и устойчивости; они могут быть вшиты в припуски на швы или нанесены с помощью нагрева, что является хорошим вариантом для прозрачных тканей, поскольку не оставляет видимых швов. Они также хороши для драпировки, нижнего белья и защипов на блузах.

Тканые прокладки прочнее нетканых, но менее гибкие, поэтому они больше подходят для поясов, вырезов горловины, плечевых швов, манжет и краев рукавов. Тканые прокладки можно стирать в машине, поэтому они пригодятся при работе с трикотажем на детской одежде. Если вы хотите добавить поддержку рубашке или платью, сделать так, чтобы юбки и брюки оставались на месте, придать ткани форму без жесткости, вам следует использовать плавкую прокладку, потому что она удобна в использовании.

Что означает стежок?

Обтачка придает изделию законченный вид. Когда вы пришиваете обтачку, это похоже на то, как если бы вы пришивали кромку, сшитую вручную, к изнаночной стороне вашей одежды. Наши тела не идеально плоские, особенно когда мы сидим или стоим. Это означает, что наша одежда подходит по-разному в разных областях. Трудно не допустить, чтобы швы и края выглядели сморщенными или стянутыми под странными углами, когда они соприкасаются с нашим телом. Однако, когда вы заканчиваете их, сшивая (или «соединяя», как это называют некоторые люди), линия шва имеет меньше шансов быть видимой через одежду, и это создает очень профессиональный вид. Он также разглаживает любые складки, возникающие в результате строительства, поэтому ваши швы будут красиво и ровно прилегать к телу.

Что такое самообтачка в шитье?

Самообтачивание – это метод шитья, при котором лицевая ткань накладывается на «изнаночную» сторону изделия. Эта облицовочная ткань будет наложена на край и горловину перед их соединением. Затем обтачку можно сложить и пристрочить, чтобы получилась аккуратная отделка выреза горловины и пройм.

Самообтачка позволяет вам не добавлять обтачки под мышками или на вырез, так как это экономит время и создает более гладкую отделку. На очень облегающей одежде самостоятельная подкладка особенно полезна, поскольку она не выпирает, как при обычной подкладке.

Этот метод самораскладывания обычно применяется к облегающим предметам одежды, таким как облегающие платья, купальные костюмы и танцевальные костюмы.

Что такое фасонная облицовка?

Фасонная облицовка противоположна плоской облицовке. Фасонную обтачку шить легче, потому что можно совместить углы по швам. Фасонная лицевая сторона также предотвращает изнашивание краев, поэтому край вашей одежды будет намного чище, без каких-либо торчащих ниток или ткани. Он выравнивает объем снаружи, поэтому через внешний слой не видно неровностей.

Что такое декоративная облицовка?

Декоративная отделка — это тип видимой строчки, которая появляется на внешней стороне одежды. Его можно использовать для скрытия швов и необработанных краев или выделения декоративных стежков. Декоративные накладки могут быть как машинными, так и ручными.

Как обычно используется декоративная облицовка в шитье?

Декоративные накладки обычно прикрепляются декоративной отстрочкой, распошивальной строчкой, декоративной машинной вышивкой или подшивкой вокруг обтачки. В некоторых случаях декоративная отделка обнажается, когда вы добавляете подкладку к одежде. В этом случае вам нужно обработать край, чтобы он не распустился до того, как вы будете готовы прикрепить подкладку.

Декоративная облицовка и декоративные строчки

Декоративная облицовка — отличный способ подчеркнуть декоративную строчку. Например, вы можете выполнить декоративную строчку по краю одежды, а затем выполнить декоративную отстрочку вдоль края декоративной строчки. Это создает крутой контрастный дизайнерский эффект.

Что нужно сделать перед добавлением декоративной обтачки в шитье?

Перед креплением декоративных накладок необходимо определиться, какой способ вы хотите использовать: декоративную отстрочку, распошивальную строчку, украшение машинной вышивкой или подшивку.

Для декоративной отстрочки обычно требуется, чтобы как нижняя, так и верхняя части ткани были обработаны (например, путем обрезки или распутывания), чтобы они не распутывались при обнажении. С декоративной строчкой вы хотите, чтобы декоративная строчка выглядела так, как будто она на самом деле скрепляет обе стороны. При использовании декоративной машинной вышивки или подшивки необходимо будет обработать только одну сторону изделия.

Что такое декоративные облицовочные материалы?

Для декоративной облицовки можно использовать флизелин, но можно и обычную ткань или легкую резинку, если есть под рукой. Чтобы прикрепить облицовку без шитья, попробуйте клейкую ленту, которая легко снимается и не оставляет следов. Если вы выполняете декоративные строчки по краю одежды, вы можете даже подумать об использовании прозрачной резинки в качестве декоративной отделки. Он хорошо тянется по швам и не виден снаружи изделия.

Некоторые названия декоративной облицовки

Некоторые распространенные декоративные облицовки, доступные на выкройках, включают облицовку выреза горловины, шейную ленту, браслеты и головку рукава. Для одежды в стиле рубашки декоративная отделка выреза — отличный способ закончить верхний край предмета одежды, не добавляя объема под ним. Это особенно актуально, если вы собираетесь надевать воротник или галстук поверх готового края. Пояс с декоративной лицевой стороной может разорвать все эти вертикальные швы на подоле юбки или платья и сделать их более привлекательными. Декоративные браслеты придают свитерам и кардиганам еще более непринужденный вид, выделяя простые манжеты в качестве декоративных деталей при работе с трикотажем.

Узнайте, как перенести выкройку 

Как пришить обтачку к лифу?

Первым шагом при изготовлении одежды является изготовление корсажа. Когда вы шьете изделие без обтачек, будет непросто придать кромке и изгибам плавные изгибы. В этом случае нужно сшить облицовку. После этого прострочите обе стороны ткани от линии плеч вниз до подола одежды, чтобы создать чистую отделку подола и изгибов.

Обтачка может помочь вам облегчить процесс шитья и добавить последние штрихи к одежде, которая будет выглядеть более элегантно и изысканно. Существует два типа обтачки: полная или частичная, в зависимости от того, насколько глубоко уходит край изделия или как далеко он начинается от уровня талии. Например, если он начинается от области декольте и идет вниз к нижней части талии, он называется полным лицом. Тогда как частичная отделка начинается только от линии талии до низа горловины.

Тип обтачки определяет, можно ли пропустить строчку на машинной кромке или в криволинейных областях. Однако те же действия выполняются для раскроя ткани, изготовления полной или частичной облицовки.

Как обтачивают разные края одежды?

При работе над швейным проектом необходимо предпринять определенные шаги, чтобы внешний вид и ощущения от одежды были идеальными. Одной из таких важных процедур является нанесение облицовки или облицовки, если они наносятся кратно. Обтачка создает гладкий край вдоль необработанных, необработанных швов вашей одежды. Он также стабилизирует припуски на швы на вырезах горловины, проймах, линиях талии и других местах, где вы не хотите, чтобы они растягивались при носке или стирке. Предметы одежды с прикрепленной отделкой выглядят более отполированными, чем изделия без отделки, потому что у них есть привлекательная кайма по краям, а не отстроченные края, которые иногда могут выглядеть неаккуратно, в зависимости от того, насколько хорошо вы обметаете.

При создании одежды можно использовать множество различных видов облицовки. Двумя наиболее распространенными облицовочными материалами являются трикотажные и тканые материалы, и оба они выполняют одну и ту же функцию; чтобы необработанные края вашей одежды выглядели законченными. Важно учитывать эти различия, чтобы выбрать правильную облицовку для вашего проекта.

В чем разница между трикотажной и тканой подкладками?

Трикотажные изделия и переплетения (ткани) ведут себя по-разному. Трикотаж был создан специально для пошива одежды. Трикотажные ткани эластичны, что позволяет им облегать более очерченные участки тела, включая изгибы, такие как линия груди, бедра, плечи и руки. Кроме того, поскольку они содержат индексный материал, они также обеспечивают мягкую и удобную посадку для пользователя.

Трикотаж используется для отделки пройм и вырезов горловины, потому что эти области растягиваются вместе с телом при движении. Кроме того, поскольку в них вплетены эластичные волокна, они растягиваются по изгибам и округлениям, не сморщившись и не натягиваясь, и создают привлекательную границу по каждому краю. Важно использовать качественный вязаный лицевой материал, чтобы он сохранял свою форму после стирки, а также растягивался по мере необходимости, повторяя контуры вашего тела. Трикотажные изделия можно приобрести в виде трикотажного трикотажа, одинарного трикотажа (очень тонкого) и двойного трикотажа (средней плотности). Вы также можете приобрести небольшое количество трикотажа в местном магазине тканей, чтобы использовать его в качестве облицовки, если хотите.

Ткани не растягиваются и бывают только двух весов: очень легкие и от средних до тяжелых. Они прижимаются к форме, добавляя четкости и стабильности швам вашей одежды, что обеспечивает индивидуальный вид. Тканые ткани можно использовать на вырезах и проймах, но, поскольку они добавят объема швам, их не рекомендуется использовать на таких участках тела, как бюст и бедра.

Ткани

представлены в широком ассортименте тканей: от шифона, жоржета и шелка до хлопка с набивным рисунком, смеси льна и атласа из полиэстера. В дополнение к этим популярным вариантам вы также можете приобрести новые плетения, которые сделают вашу одежду особенной.

Заключение

Одна из самых важных частей любого предмета одежды или проекта — правильная сборка. Это означает, что вы должны убедиться, что ваши швы прямые и либо разутюжены, либо сдвинуты, в зависимости от типа материала, который вы добавляете к изделию. Подкладка и подкладка — это два разных элемента в шитье, которые обеспечивают чистый вид, будь то открытый или скрытый.

Наплавка из нержавеющей стали

Со временем изделия могут изнашиваться и снижаться функциональные возможности. Чтобы решить эту проблему, можно использовать метод металлообработки, известный как наплавка, для повышения прочности и продления срока службы определенных продуктов. Наплавка, также известная как наплавка, плакирование или наплавка, представляет собой процесс нанесения износостойкого материала на поверхность компонента. Более твердый или прочный материал может быть нанесен на основной металл новой детали или на изношенный продукт в качестве формы обслуживания.

Наплавка

увеличивает ожидаемый срок службы компонентов за счет добавления защитного слоя металла. При использовании с начальным производством продукта он снижает затраты на техническое обслуживание из-за меньшего количества ремонтов или перестроений. Это приводит к повышению эффективности работы за счет меньшего количества поломок.

В качестве облицовочных материалов используется множество различных металлов, но наиболее популярным выбором является нержавеющая сталь. В этой статье рассматриваются преимущества использования облицовки из нержавеющей стали.

Нержавеющая сталь – эффективный вариант облицовки.

Изображение предоставлено: guteksk7/Shutterstock.com

Облицовка из нержавеющей стали

Преимущества нержавеющей стали

Нержавеющая сталь

имеет ряд преимуществ, полезных при облицовке. Одним из преимуществ является его высокая прочность и коррозионная стойкость при повышенных температурах. Такие сплавы, как 18-8, Ф25-7Мо и 17-7ПН, часто используются в качестве облицовочных материалов благодаря их способности выдерживать большие нагрузки. Эти сплавы также обладают способностью подвергаться дисперсионному твердению для дальнейшего повышения прочности.

Применение нержавеющей стали

Состав нержавеющей стали хорошо подходит для проектов, требующих хорошей прочности, высокой производительности и устойчивости к коррозии. Некоторые из продуктов, которые могут выиграть от облицовки из нержавеющей стали, включают:

  • Насосы высокого давления
  • Высокопрочные пружины
  • Компоненты самолета
  • Валы
  • Крепеж

Альтернативы облицовке из нержавеющей стали

Другие металлические сплавы также часто используются в качестве облицовочных материалов. Вот несколько альтернатив нержавеющей стали с рекомендуемыми областями применения для каждой из них:

  • Сплавы на основе кобальта: Обеспечивают повышенную износостойкость и коррозионную стойкость; эффективен в продуктах, подверженных умеренным нагрузкам.
  • Сплавы на основе меди: Обычно используются для восстановления изношенного оборудования.
  • Марганцевая сталь: Низкая плотность делает ее хорошим вариантом для борьбы с длительным износом.
  • Сплавы на основе никеля: Поддающиеся дисперсионному твердению и сварке; полезно для применений металл-на-металле .
  • Железо-хром: Подходит для абразивных работ с высокими нагрузками.

Многослойная наплавка

Облицовка из нержавеющей стали

может состоять из нескольких слоев сплава. Эти слои индивидуально привариваются к металлу подложки, чтобы свести к минимуму снижение твердости поверхности, и часто имеют толщину от 3 до 6 мм. Существует несколько автоматизированных или ручных методов сварки, используемых для изготовления многослойных облицовок из нержавеющей стали. Некоторые из наиболее распространенных процедур включают в себя:

  • Дуговая сварка порошковой проволокой
  • Дуговая сварка металлическим газом
  • Дуговая сварка под флюсом
  • Дуговая сварка защищенным металлом
  • Дуговая сварка вольфрамовым электродом
  • Газокислородная сварка
  • Электрошлаковая сварка
  • Электронно-лучевая сварка
  • Печь для пайки
  • Лазерная сварка

Выбор процесса сварки

Чтобы найти экономичное решение для наплавки для данного проекта, может быть полезно сравнить скорость наплавки некоторых типичных процессов сварки. Эти приблизительные диапазоны включают:

  • Дуговая сварка с флюсовой проволокой: от 8 до 25 фунтов/ч.
  • Дуговая сварка металлическим газом: от 5 до 12 фунтов/ч.
  • Дуговая сварка под флюсом: от 8 до 25 фунтов/час.
  • Дуговая сварка защитным металлом: от 3 до 5 фунтов/час.
  • Газовая вольфрамовая дуговая сварка: от 3 до 5 фунтов/час.
  • Газокислородная сварка: от 5 до 10 фунтов/час.

Другие факторы, которые следует учитывать

Существует множество альтернатив нержавеющей стали, которые могут быть более эффективными для конкретного проекта. Некоторые из факторов, которые следует учитывать при выборе подходящего материала для твердосплавного покрытия, включают:

  • Температуры, которые должен выдерживать облицовочный материал.
  • Тип трения, влияющий на его износ.
  • Желаемый уровень коррозионной стойкости.
  • Возможное воздействие удара и ожидаемая степень физического напряжения.
  • Тип основного металла с твердосплавным покрытием.
  • Любые требования к механической обработке или чистовой обработке.
  • Предполагаемый процесс сварки.

Резюме

Это руководство дает общее представление о наплавке и преимуществах наплавки из нержавеющей стали. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах ознакомьтесь с другими руководствами и техническими документами Thomas или посетите Thomas Supplier Discovery Platform, где вы найдете информацию о более чем 500 000 коммерческих и промышленных поставщиков.

Другие изделия из металла

  • Как предотвратить образование складок во время глубокой вытяжки
  • Травмы, характерные для металлообработки
  • Основное сырье, используемое при изготовлении металла
  • Процессы изготовления нержавеющей стали
  • Готовые изделия из нержавеющей стали
  • Производство сварных и бесшовных труб из нержавеющей стали
  • Металлообработка на токарном станке
  • Как глубоко вытянуть латунь
  • История металлического прядения
  • Алюминиевый профиль в строительстве
  • Как работают станки для отделки металла
  • Взрывной гидроформинг
  • Технология гидроформовки металлов
  • Применение ротационной штамповки в профилегибочном производстве
  • Пластик против. Изготовление металла – преимущества и недостатки
  • Материалы, используемые при профилировании
  • Гидроформинг в автомобильной промышленности
  • Процесс экструзии алюминия и его применение
  • Конструкционные алюминиевые профили
  • Что такое прецизионная штамповка? Взгляд на машину для штамповки металла
  • Профилегибочная машина и процесс профилирования

Больше из Изготовление и изготовление на заказ

Специализированные вольфрамовые решетчатые структуры для компонентов, обращенных к плазме, в устройствах синтеза с магнитным удержанием

Главная » Аморфные материалы » Журнальные статьи » Специализированные вольфрамовые решетчатые структуры для обращенных к плазме компонентов в устройствах термоядерного синтеза с магнитным удержанием

Том 39, Выпуск, стр. 146–147 | Максимилиан Биндер, Джузеппе Калабро, Риккардо Де Лука, Пьерлуиджи Фанелли, Рудольф Ной, Георг Шлик, Франческо Вивио, Чон-Ха Ю

Термоядерный синтез — это источник энергии, который потенциально может обеспечить устойчивое, экологически безопасное и управляемое решение для энергоснабжения с высокой плотностью мощности для будущего человечества. Наиболее многообещающие подходы к использованию энергии синтеза в настоящее время основаны на удерживаемой магнитом высокотемпературной плазме внутри специально разработанных тороидальных устройств [1]. Настойчивые исследования термоядерного синтеза с магнитным удержанием привели к текущей деятельности по проектированию демонстрационного термоядерного реактора (DEMO), который, как ожидается, будет реализован в виде так называемого реактора типа токамак [2]. Одной из наиболее сложных проблем, связанных с реализацией реактора DEMO, является проектирование и изготовление высоконагруженных компонентов, обращенных к плазме (PFC), которые должны выдерживать интенсивные потоки частиц, тепла и нейтронов во время термоядерного синтеза [3]. Для таких ПФУ требуются специальные материалы с высокими эксплуатационными характеристиками, чтобы можно было спроектировать надежные компоненты.

Что касается материалов, непосредственно обращенных к термоядерной плазме, вольфрам (W) в настоящее время считается предпочтительным обращенным к плазме материалом (PFM) для будущих термоядерных термоядерных реакторов с магнитным удержанием. Это в основном связано с тем, что W демонстрирует высокую пороговую энергию для распыления, а также низкое удержание изотопов водорода, которые представляют собой топливо для реакций синтеза [4]. Особенно важным аспектом в отношении ПФУ в реакторе DEMO являются кратковременные нагрузки на стенки, которые могут, например, возникают из-за неустойчивости плазмы в токамаке. Такие переходные процессы могут привести к очень интенсивным тепловым нагрузкам (несколько десятков ГВт/м2 в течение нескольких мс) на ПФУ, что, в свою очередь, может серьезно повредить конструкции бланкета реактора [5]. Чтобы защитить стенку термоядерного реактора от таких событий, в настоящее время исследуются специфические ограничители PFC. Ожидается, что эти компоненты будут отражать короткие и интенсивные тепловые импульсы к стенкам реактора, чтобы структуры бланкета за этими ограничительными компонентами не подвергались термической перегрузке или повреждению. Возможным материальным решением для таких ограничительных ПФУ является использование специальных пористых материалов W. С такими метаматериалами могут быть реализованы компоненты, которые сочетают в себе низкую теплопроводность из-за встроенной пористости с полезными свойствами взаимодействия плазмы со стенкой W. Однако W является сложным материалом для работы, поскольку он по своей природе является твердым и хрупким металлом. это означает, что обработка W трудоемка и дорога. Несмотря на эти ограничения, методы аддитивного производства (АП) представляют собой универсальный подход к реализации геометрически сложных W-деталей. Характерной особенностью процессов АП является то, что трехмерные объекты создаются последовательным послойным напылением материала под управлением компьютера, а это означает, что при таком подходе можно напрямую реализовать детали высокой геометрической сложности. В последние годы был достигнут существенный прогресс в области аддитивного синтеза металлов с помощью лазерной плавки в порошковом слое (LPBF), которая представляет собой технологию, позволяющую осуществлять прямое аддитивное производство широкого спектра металлов без использования связующих фаз. Во время LPBF исходный порошковый материал выборочно расплавляется и уплотняется с помощью лазерного луча, который фокусируется на слое порошка [6].

На обложке показан вид сверху на образец W со специальной решетчатой ​​архитектурой, изготовленный с помощью LPBF. Такие пористые решетки W в настоящее время исследуются в отношении ограничивающих ПФУ, как описано выше. Проиллюстрированный образец представляет собой решетчатую структуру, полученную из параметрической твердотельной модели, основанной на повторении тетракаидекэдра (модель Кельвина). Такая модель в прошлом также применялась и проверялась в отношении пеноалюминия с открытыми порами [7]. Параметры проиллюстрированной решетчатой ​​структуры W были получены с помощью оптимизации конструкции, дающей адаптированную анизотропную геометрию решетки, которая удовлетворяет функциональным требованиям с точки зрения поведения температуропроводности. Для изготовления показанного образца решетки W Aconity Использовалась установка ONE  LPBF, оснащенная волоконным лазером, работающим на длине волны 1075 нм. Особенностью этого предприятия является индукционная система нагрева, с помощью которой можно обеспечить высокие температуры рабочей плиты до 1000°C во время процесса аддитивного производства. Известно, что такой предварительный нагрев выгоден при НДТ-обработке тугоплавких металлов с высокой температурой вязко-хрупкого перехода (ПВТХ), таких как W. Что касается параметров лазерного воздействия при НДТ-обработке чистого W на указанной установке, ранее исследования показали, что плотность энергии около 250 мкДж/мм3 дает хорошую консолидацию приблизительно 9Относительная массовая плотность 8 % при использовании сфероидизированного чистого порошка W, а также аргона в качестве защитной атмосферы [8]. Тем не менее, W является особенно сложным материалом для обработки LPBF из-за внутренних свойств этого металла, особенно высокого DBTT, в сочетании с высокими тепловыми градиентами, которые возникают во время процесса LPBF из-за взаимодействия лазера с материалом (пространственные температурные градиенты приблизительно от 102?Км?м-1 до 104?Км?м-1, а также скорость охлаждения выше 104?Кс-1 [6]). Таким образом, W-детали, изготовленные с помощью LPBF, обычно имеют микротрещины, которые отчетливо проявляются при металлографических исследованиях. К настоящему времени несколько исследований подтверждают это образование микротрещин, но в настоящее время не известен метод, который полностью уменьшает микротрещины в W, консолидированном с помощью LPBF [9].], [10], [11], [12], [13], [14]. Тем не менее, иллюстрированное изображение на обложке демонстрирует, что AM сложных и адаптированных структур W осуществимо. Предстоящая исследовательская работа будет включать в себя тепловые и механические характеристики, а также исследование свойств взаимодействия плазмы и материала решетчатых структур W, как показано на изображении. Эти исследования покажут, обладают ли такие материалы адекватными свойствами, подходящими для применения ПФУ в устройствах для термоядерного синтеза с магнитным удержанием.

Декларация о конкурирующих интересах

Авторы заявляют, что у них нет известных конкурирующих финансовых интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в этой статье.

Благодарности

Эта работа была выполнена в рамках Консорциума EUROfusion и получила финансирование от программы исследований и обучения Евратома на 2014-2018 и 2019-2020 годы в рамках соглашения о гранте № 633053. Взгляды и мнения, выраженные в настоящем документе, не обязательно отражают решения Европейской комиссии.

Дальнейшее чтение

[1]J. Онгена, и др.

Нац. Phys., 12 (2016), стр. 398-410, 10.1038/nphys3745

Запись CrossRefView в Scopus

[2]G. Федеричи, и др.

Fusion Eng. Des., 136 (2018), pp. 729-741, 10.1016/j.fusengdes.2018.04.001

СтатьяСкачать PDFПросмотреть запись в Scopus

[3]Ch. Линсмайер, и др.

Нукл. Fusion, 57 (2017), статья 0, 10.1088/1741-4326/aa6f71

CrossRef

[4]D. Аист, и др.

J. Nucl. Mater., 455 (2014), pp. 277-291, 10.1016/j.jnucmat.2014.06.014

СтатьяСкачать PDFПросмотреть запись в Scopus

[5]F. Мавилья, и др.

Fusion Eng. Des., 136 (2018), стр. 410-414, 10.1016/j.fusengdes.2018.02.064

СтатьяСкачать PDFПросмотреть запись в Scopus

[6]Т.С. Шриватсан, Т.С. SudarshanАддитивное производство: инновации, достижения и приложения

978-1-4987-1478-5, CRC Press (2016)

Google Scholar

[7] P. Фанелли, и др.

Матер. Des., 114 (2017), pp. 167-175, 10.1016/j.matdes.2016.10.052

СтатьяСкачать PDFПросмотреть запись в Scopus

[8]А.в. Мюллер, и др.

Нукл. Матер. Energy, 19 (2019), pp. 184-188, 10.1016/j.nme.2019.02.034

СтатьяСкачать PDFПросмотреть запись в Scopus

[9]K. Депре, и др.

Мед. Phys., 40 (1) (2013), с. 012501, 10.1118/1.4769122

Посмотреть запись в Scopus

[10]A. Ивекович, и др.

Междунар. J. Refract Metal Hard Mater., 72 (2018), стр. 27-32, 10.1016/j.ijrmhm.2017.12.005

СтатьяСкачать PDFПросмотреть запись в Scopus

[11]D. Ван, и др.

Прил. наук, 7 (4) (2017), с. 430, 10.3390/app7040430

CrossRef

[12]C. Тан, и др.

Науч. Технол. Доп. мат., 19(1) (2018), стр. 370–380, 10.1080/14686996.2018.1455154

Запись CrossRefView в Scopus

[13]J. Браун, и др.

Междунар. J. Refractory Metals Hard Mater., 84 (2019), с. 104999, 10.1016/j.ijrmhm.2019.104999

СтатьяСкачать PDF

[14]B. Вранкен, и др.

Procedia CIRP, 74 (2018), стр. 107–110, 10.1016/j.procir.2018.08.050

СтатьяСкачать PDFПросмотреть запись в Scopus

Просмотреть реферат

© 2020 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Читать полный текст на сайте ScienceDirect

DOI: 10.1016/j.mattod.2020.08.015

Поделиться этой журнальной статьей

Непокрытый

 

Текущие исследования

 

Влияние гибридизации на формирование и дизайн металлического стекла

Том 32, страницы 26–34F. Ян, К.К. Си, К.Л. Ши, Д. Холланд-Мориц, М.З. Ли, Ф. Ху, Б.Л. Шен, С.Л. Ван, А. Мейер, У.Х. Ван

Обзор

 

Текущие исследования

 

Термически вытянутые передовые функциональные волокна: новые рубежи гибкой электроники Чонг Хоу, Шифэн Чжоу, Мин Чен, Рун Ху, Перри Пинг Шум, Лэй Вэй, Сяотин Цзя, Фабьен Сорин, Сяомин Тао, Гуанмин Тао

Текущие исследования

 

Мягкий робот на ногах, созданный на основе биотехнологий, с однонаправленной вездеходной мобильностью

Том 35, страницы 42–49 Байсонг Ян, Ди Тан, Цянь Ли, Бин Сонг, Чжун-Шуай Ву, Аранзазу дель Кампо, Майкл Каппл, Зуанкай Ван, Станислав Н. Горб, Шэн Лю, Лунцзянь Сюэ

Текущие исследования

 

Удержание топлива в плазменных облицовочных материалах стены типа JET ITER – ORA

Вернуться к поиску

Диссертация

Удержание топлива в плазменных облицовочных материалах стенки, подобной JET ITER

Реферат:
г.

В этой диссертации представлены результаты исследования Совместного европейского тора (JET), бериллий Стена типа ИТЭР. Изотопное удержание водорода исследовано на трех микроструктурно уникальные участки: зоны эрозии, зоны совместного отложения и расплавленный материал, обнаруженный поперек реактора на внутренней и внешней стенке ограничители и плитки отвала. Методы, применяемые к этим новым служебным материалы: Сканирующая электронная микроскопия с энергодисперсионным рентгеновский (SEM-EDX), рамановская спектроскопия; Сфокусированный ионный пучок (FIB)…

Развернуть реферат

Действия