KR101328475B1 - Method for estimating interface bonding properties in layered materials using digital image analysis - Google Patents

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윤은유
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Abstract

The present invention relates to a method for evaluating bonding properties of a multi-layered metal plate using a digital image interpretation technique and, more particularly, to a method for evaluating interface bonding properties in a tension test which is a method for evaluating mechanical properties of a general metal specimen and is simpler than the conventional methods for evaluating interface bonding properties. In addition, through digital image analysis, the existence of interface bonding can be determined by analyzing the distance between layers, a local deformation rate, etc. The analysis on a bonding property can become easy through the relationship with a transformation rate-stress curve, which is a general property of a material and is obtained from a tension test. A method for analyzing interface bonding properties prepared by the present invention comprises the following steps of: (a) realizing a random pattern on a side of a specimen; (b) obtaining an image of the side of the specimen through an in-situ or an ex-situ test simultaneously with a tension test; (c) observing interface properties through digital image interpretation.

Description

디지털 이미지 해석을 이용한 층상 복합재료의 계면 접합 특성 평가방법 {METHOD FOR ESTIMATING INTERFACE BONDING PROPERTIES IN LAYERED MATERIALS USING DIGITAL IMAGE ANALYSIS}Method for Evaluation of Interfacial Bonding Characteristics of Layered Composites Using Digital Image Analysis {METHOD FOR ESTIMATING INTERFACE BONDING PROPERTIES IN LAYERED MATERIALS USING DIGITAL IMAGE ANALYSIS}

본 발명은 층상 복합재료의 계면 접합 특성을 평가하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다양한 층상 복합재료의 인장시험 시 시편 적층면의 사진을 찍어 접합 계면 양쪽의 국부적인 수직변형률을 측정하여 계면 접합 상태 및 접합 강도를 정량적으로 분석하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for evaluating interfacial bonding properties of layered composite materials. More specifically, the present invention relates to an interfacial joint by measuring the local vertical strain on both sides of a bonded interface by taking pictures of the specimen laminated surfaces during tensile tests of various layered composite materials. A method of quantitatively analyzing state and bond strength.

서로 다른 금속을 접합한 클래드 메탈(clad metal)과 같은 층상 복합재료는 이종의 재료를 압연이나 접착과 같은 방법을 통하여 적층시켜 만든 복합재료이다. 이러한 층상 복합재료는 이종(異種)의 소재가 갖는 각각의 장점을 취할 수 있기 때문에 단일 소재만으로는 구현하기 어려운 물성을 구현할 수 있어, 자동차, 비행기, 건축 등 전 산업에 걸쳐 수요가 늘어나고 있는 실정이다.Layered composite materials, such as clad metal, in which different metals are bonded together, are composite materials formed by laminating heterogeneous materials through methods such as rolling or bonding. Since the layered composite material can take advantage of each of the different materials, it is possible to realize physical properties that are difficult to realize by a single material alone, and thus, demands are increasing in all industries such as automobiles, airplanes, and constructions.

그런데, 층상 복합재료를 사용함에 있어서 가장 큰 문제점은 이종 소재의 계면에서의 접합 강도가 충분하지 않을 경우 사용 중에 접합된 소재가 서로 분리되는 현상이 발생하며 이는 층상 복합재료의 신뢰성을 저하시키는 주요인이 되고 있다.However, the biggest problem in using a layered composite material is that when the bonding strength at the interface of the dissimilar materials is not sufficient, the bonded materials are separated from each other during use, which is a major factor that lowers the reliability of the layered composite material. It is becoming.

이에 따라 층상 복합재료는 사용하고자 하는 용도에서 요구되는 접합 강도를 구비한 것인지 여부를 사전에 측정할 필요가 있다.Accordingly, it is necessary to measure in advance whether the layered composite material has the bonding strength required for the intended use.

그리고 층상 복합재료의 접합 강도를 측정하는 방법으로는, 박리시험(Peel test), 4점 굽힘시험(4-point bending test), 접착이음강도시험(Lap shear test) 등이 사용되고 있으나, 이들 방법은 시편 제작이나 시험 방법이 재료마다 다르게 적용되고 있어 재현성 있는 데이터를 얻기 어려워, 상기한 방법으로 측정된 접합 강도는 실제 적층 판재를 가공할 때 유용하게 사용되지 못하고 있는 실정이다.
As a method of measuring the bonding strength of the layered composite material, a peel test, a 4-point bending test, a lap shear test, etc. are used. Specimen fabrication and testing methods are applied differently from material to material, making it difficult to obtain reproducible data. Therefore, the bonding strength measured by the above method is not useful when processing a laminated board.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디지털 이미지 해석기법을 이용하여 다층으로 이루어진 금속 판재의 접합 특성을 평가함으로써 종래의 층상 복합재료의 계면 접합 특성 평가방법들에 비해 간소할 뿐 아니라 신뢰성 있는 데이터를 제공할 수 있는 층상 복합재료의 계면 접합 특성 평가방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is simpler than the conventional methods for evaluating the interfacial bonding properties of a conventional layered composite material by evaluating the bonding properties of a multi-layered metal sheet using a digital image analysis technique. In addition, it is a problem to be solved to provide a method for evaluating interfacial bonding properties of a layered composite material that can provide reliable data.

상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은, (a) 층상 복합재료로 제조한 인장시편에서 층상 구조가 드러난 측면에 소정의 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 인장시편을 사용하여 인장시험을 하면서 상기 측면에 대한 시계열적인 이미지를 얻는 단계; 및 (c) 상기 이미지를 해석하여 상기 층상 복합재료의 계면 접합 특성을 도출하는 단계;를 포함하는 층상 복합재료의 계면 접합 특성의 평가방법을 제공한다.As a means for solving the above problems, the present invention, (a) forming a predetermined pattern on the side of the layered structure revealed in the tensile specimen made of a layered composite material; (b) obtaining a time-series image of the side surface while performing a tensile test using the tensile test piece; And (c) deriving the interfacial bonding properties of the layered composite material by analyzing the image.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (a) 단계의 패턴은 상기 인장시편의 크기와 얻는 이미지 배율에 따라 다르게 형성할 수 있다.In addition, in the method according to the invention, the pattern of step (a) may be formed differently depending on the size of the tensile specimen and the image magnification obtained.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (a) 단계에서, 상기 패턴의 형성은, 스프레이를 이용하는 방법, 표면을 에칭하는 방법, 마이크로 그리드를 증착하는 방법 또는 기계연마를 통해 스크래치를 내는 방법 등이 사용될 수 있다.In addition, in the method according to the present invention, in the step (a), the formation of the pattern may include a method using a spray, a method of etching a surface, a method of depositing a micro grid, a method of scratching through mechanical polishing, and the like. This can be used.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (b) 단계에서, 상기 시계열적인 이미지는 인시투(in-situ) 또는 엑스시투(ex-situ) 방법으로 얻어질 수 있다.In addition, in the method according to the present invention, in the step (b), the time series image may be obtained by an in-situ or an ex-situ method.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (b) 단계에서, 시편의 이미지를 얻는 방법은 상기 패턴의 크기와 모양에 따라 달라질 수 있다.In addition, in the method according to the present invention, in the step (b), the method of obtaining an image of the specimen may vary depending on the size and shape of the pattern.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서, 상기 층상 복합재료의 층간의 거리의 변화를 계면을 사이에 두고 소정 거리의 변화를 통해 계면의 분리 여부와 분리 시점을 결정할 수 있다. 이때, 상기 층상 복합재료의 층간의 거리는 층간 계면을 경계로 각층의 중심에서 안쪽에 위치한 2점 간의 거리를 사용할 수 있다.Further, in the method according to the present invention, in step (c), it is possible to determine whether the interface is separated and the time of separation through the change of the predetermined distance with the change of the distance between the layers of the layered composite material between the interfaces. . In this case, the distance between the layers of the layered composite material may use the distance between two points located inward from the center of each layer by the interface between the layers.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (b) 단계에서 구한 상기 층상 복합재료의 변형률-응력 데이터와 상기 (c) 단계에서 구한 분리시점을 통해, 상기 층상 복합재료의 계면 접합 강도를 구할 수 있다.In the method according to the present invention, the interfacial bond strength of the layered composite material can be obtained through the strain-stress data of the layered composite material obtained in the step (b) and the separation point obtained in the step (c). have.

또한, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서 얻어진 이미지 분석을 통해 국부적인 변형률을 분석하고 이를 통해 상기 층상 복합재료의 계면 접합 특성을 분석할 수 있다.
In addition, in the method according to the present invention, it is possible to analyze the local strain through the image analysis obtained in step (c) and to analyze the interfacial bonding properties of the layered composite material.

본 발명에 따른 층상 복합재료의 계면 접합강도 평가방법에 의하면, 인장시험 중에 계면의 접합여부를 판단할 수 있고, 계면 분리의 시점을 정확히 알 수 있어 정확한 데이터를 얻을 수 있다.According to the method for evaluating the interfacial bond strength of the layered composite material according to the present invention, it is possible to determine whether the interface is bonded during the tensile test, to accurately know the time point of the interfacial separation, thereby obtaining accurate data.

또한, 일반적인 인장시험을 통해 계면 접합강도를 측정할 수 있기 때문에 종래의 박리시험 등에 비해 간소하다.In addition, since the interfacial bond strength can be measured through a general tensile test, it is simpler than the conventional peel test.

또한, 인장시험을 바탕으로 계면 접합강도를 측정하기 때문에 적층된 복합재료의 인장시험을 통한 변형률-응력 관계를 알 수 있는 것과 동시에 계면 접합특성을 관찰할 수 있어, 층상 복합재료의 기계적 특성을 분석하는데 용이하다.
In addition, since the interfacial bond strength is measured based on the tensile test, the strain-stress relationship can be seen through the tensile test of the laminated composite material, and the interfacial bond characteristics can be observed. Easy to do

도 1a는 층상 복합재료의 인장시편의 측면사진으로 CuNiZn-CuCr-CuNiZn로 이루어진 구조를 나타낸다.
도 1b는 인장시편 측면에 임의의 패턴을 입혀 디지털 이미지 해석을 실시한 예를 나타낸다.
도 2는 디지털 이미지 해석을 실시할 때, 층과 층 사이의 거리를 측정하기 위하여 각 층의 두 점을 선정하는 모식도이다.
도 3은 인장시험에서 얻은 변형률-응력 곡선과 도 2에서와 같이 각 층 사이의 거리를 측정하여 그 변형률을 분석한 결과이다.
도 4는 도 3에서 확인할 수 있는 특정한 위치에 대응되는 디지털 이미지의 분석 결과이다.
Figure 1a is a side photograph of the tensile specimen of the layered composite material showing a structure consisting of CuNiZn-CuCr-CuNiZn.
FIG. 1B shows an example in which a digital image analysis is performed by applying an arbitrary pattern on the tensile specimen side.
2 is a schematic diagram of selecting two points of each layer in order to measure the distance between layers when performing digital image analysis.
3 is a result of analyzing the strain by measuring the strain-stress curve obtained in the tensile test and the distance between each layer as shown in FIG.
FIG. 4 is a result of analyzing a digital image corresponding to a specific position as shown in FIG. 3.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 층상 복합재료 계면 특성 평가방법에 대해 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시 예들에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.Hereinafter, a method for evaluating a layered composite material interface property according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Accordingly, it is obvious that those skilled in the art can variously change the present invention without departing from the technical idea of the present invention.

디지털 이미지 해석 기법은 최근 기계, 소재, 전자, 자동차 등 여러 분야에서 물체 표면의 변위 및 변형률을 측정하기 위한 시각적 분석용 측정법으로 널리 사용되고 있다. 그 기본 원리는 변형되지 않는 이미지와 변형 후 이미지 사이의 위치 변화로부터 국부적인 변위와 변형률을 구하는 것이다. 이 방법은 초기 이미지에 규칙적인 또는 임의의 명암 패턴을 가지는 사각형의 픽셀집합을 만들고, 변형이 발생한 이미지에서 그와 가장 유사한 패턴을 가지는 픽셀 집합을 찾아서 위치의 변화를 결정한다.Digital image analysis techniques have recently been widely used as a measurement method for visual analysis to measure the displacement and strain of an object surface in various fields such as machinery, materials, electronics and automobiles. The basic principle is to obtain the local displacement and strain from the change in position between the undeformed image and the post-deformation image. This method creates a set of square pixels with regular or arbitrary intensity patterns in the initial image, finds the set of pixels with the most similar pattern in the deformed image, and determines the change in position.

본 발명자들은 종래의 층상 복합재료의 계면 접합 특성 평가방법과 달리, 층상 복합재료로 만든 인장시편을 이용한 인장시험과 디지털 이미지 해석 기법을 적용할 경우 신뢰성이 있으면서도 간소한 방법으로 층상 복합재료의 계면 접합 강도와 같은 계면 접합 특성을 얻을 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.In contrast to the conventional method for evaluating the interfacial bonding properties of layered composites, the present inventors have found that the interfacial bonding of layered composites in a reliable and simple manner when applying a tensile test and a digital image analysis technique using tensile specimens made of layered composites. It was confirmed that interface bonding characteristics such as strength can be obtained, and the present invention has been attained.

본 발명에 따른 층상 복합재료의 접합 계면 특성 평가방법은 크게, 인장시편의 측면(층상 구조가 드러나는 부분)에 소정의 패턴을 형성하는 단계(제 1 단계), 인장시험을 실시하면서 변형되고 있는 인장시편의 측면에 대한 시계열적인 디지털 이미지를 얻는 단계(제 2 단계), 얻어진 디지털 이미지를 분석하여 계면 접합 특성을 분석하는 단계(제 3 단계)로 구분할 수 있다.The method of evaluating the bonding interface properties of a layered composite material according to the present invention is largely a step of forming a predetermined pattern on the side surface (part where the layered structure is revealed) of the tensile test specimen (first step), and the tensile deformation during the tensile test. Obtaining a time-series digital image of the side of the specimen (second step), and analyzing the obtained digital image (step 3).

상기 제 1 단계에서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 층상 금속복합재료로 만들어진 인장시편의 측면, 즉 층상 구조가 드러난 곳에 소정의 패턴을 형성한다. 패턴의 형성은 흰색이나 검은색과 같은 도료를 인장시편의 측면에 분무하여 무작위적인 패턴을 형성하는 스프레이법, 에칭액에 침지시키거나 분무하여 인장시편의 측면을 에칭하여 소정의 패턴을 형성하는 에칭법, 마이크로 그리드(Micro-grid)를 공지의 증착공정을 통해 형성하는 증착법, 스크래치(scratch)와 같은 패턴을 기계연마를 통해 형성하는 기계연마법 등이 이용될 수 있다.In the first step, as shown in FIG. 1, a predetermined pattern is formed on the side surface of the tensile test specimen made of the layered metal composite material, that is, the layered structure is exposed. The pattern is formed by spraying a white or black paint onto the side of the tensile test specimen to form a random pattern, or etching by dipping or spraying the side surface of the tensile test specimen to form a predetermined pattern. For example, a deposition method for forming a micro-grid through a known deposition process, and a mechanical polishing method for forming a pattern such as a scratch through mechanical polishing may be used.

이때 패턴 형성법은 사용되는 인장시편의 크기나 분석하고자 하는 이미지의 배율에 맞추어 상기한 패턴 형성법이나 기타 다른 패턴 형성법 중에서 적당한 방법이 선택되어 사용될 수 있다.At this time, the pattern forming method may be used by selecting an appropriate method from the above-described pattern forming method or other pattern forming method in accordance with the size of the tensile specimen used or the magnification of the image to be analyzed.

상기 제 2 단계는 인장시험을 실시하면서 인장시편의 측면에 형성한 패턴의 시계열적인 이미지를 확보하는 단계이다. 이미지 획득은 인시투(In-situ) 혹은 엑스시투(Ex-situ) 방법이 모두 사용될 수 있으며, 이때 이미지는 디지털 이미지로 동일한 배율로 시계열적으로 연속하는 이미지를 얻는 것이 바람직하다. 이미지는 구체적으로, 디지털 카메라, 고속 카메라, 캠코더, 광학현미경, 주사전자현미경, 또는 원자현미경 등을 이용하여 획득할 수 있다.The second step is to secure a time-series image of the pattern formed on the side of the tensile specimen while performing the tensile test. Image acquisition may be performed using both an in-situ or ex-situ method. In this case, it is preferable that an image is a digital image and a continuous image is obtained in time series at the same magnification. Specifically, the image may be acquired using a digital camera, a high speed camera, a camcorder, an optical microscope, a scanning electron microscope, an atomic force microscope, or the like.

상기 제 3 단계에서는, 제 2 단계에서 얻은 이미지를 이용하여 디지털 이미지 분석하는 단계이다. 이 단계에서는 제 1 단계에서 인장시편의 측면에 형성한 규칙 또는 불규칙한 소정의 패턴들이 인장시편의 변형에 의해 발생하는 위치 변화를 측정하고 이를 통해 층상 복합재료의 계면 접합 특성을 분석한다.In the third step, the digital image analysis using the image obtained in the second step. In this step, the positional change caused by the deformation of the tensile test piece by regular or irregular patterns formed on the side of the tensile test piece in the first step is measured, and the interfacial bonding properties of the layered composite material are analyzed.

층상 복합재료의 계면 접합 강도는 층상 복합재료를 구성하는 층과 층 사이의 거리변화를 통해 측정될 수 있다.The interfacial bond strength of the layered composite material can be measured by changing the distance between the layers constituting the layered composite material.

구체적으로, 층과 층 사이의 거리변화를 이용하는 분석방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 층간 계면을 경계로 각층의 중심선(도면상 점선)보다 안쪽의 임의의 두 점을 선정하여 그 거리변화를 관찰하는 것이 바람직하다. Specifically, in the analysis method using the change of distance between layers, as shown in FIG. 2, the distance change is selected by selecting two arbitrary points inside the center line (dashed line on the drawing) of each layer with the boundary between layers. It is preferable to observe.

일반적인 재료는 인장시험을 통하여 시편이 응력 방향으로 늘어나면, 시편의 두께는 줄어든다. 층상 복합재료의 경우, 인장시편을 이루는 각층의 계면이 접합되어 있는 상태라면 이 시편은 마치 하나의 시편과 같은 형태로 두께가 줄어들며, 이때 도 2와 같이 선정된 두 점 사이의 거리도 항상 줄어들게 된다. 그런데, 만약 시편 각층의 계면이 접합되어 있지 않은 상태라면 각층의 두께가 별도로 줄어들 것이고 이때 상기 방법과 같이 선정된 두 점 사이의 거리는 늘어나게 된다. 따라서 각층의 중심보다 안쪽으로 선정된 두 점 사이의 거리변화를 측정하여 층과 층 사이의 계면 접합 여부 및 계면 분리 시점을 정확하게 판단할 수 있다.In general materials, as the specimen is stretched in the stress direction through a tensile test, the thickness of the specimen decreases. In the case of the layered composite material, if the interface of each layer constituting the tensile specimen is bonded, the specimen is reduced in thickness as if it is a single specimen, and the distance between two selected points as shown in FIG. 2 is always reduced. . However, if the interface of each layer of the specimen is not bonded, the thickness of each layer will be reduced separately, and the distance between two points selected as described above will be increased. Therefore, by measuring the change in distance between the two points selected inward from the center of each layer it is possible to accurately determine whether the interface between the layer and the interface between the layers and the time point of the interface separation.

또한, 디지털 이미지 분석을 통해 재료의 국부적인 변형량을 알 수 있다. 또한 각 층의 계면이 분리되면 그 부분의 변형량이 증가하기 때문에 이것을 통해서도 계면특성을 분석할 수 있다.
Digital image analysis also reveals the local deformation of the material. In addition, since the deformation amount of the portion increases when the interface of each layer is separated, the interface characteristics can be analyzed through this.

[실시 예][Example]

CuNiZn-CuCr-CuNiZn의 3층으로 이루어진 층상 금속복합재료를 가공하여 판상의 인장시편을 제조하였다. 제조한 인장시편 측면은 도 1a와 같이 층상 구조가 드러나 있으며, 여기에 분무기를 이용하여 흰색 도료를 분무하여 인장시편의 측면에 랜덤한 형상의 패턴을 형성하였다.A plate-like tensile specimen was prepared by processing a layered metal composite material consisting of three layers of CuNiZn-CuCr-CuNiZn. The prepared tensile test piece has a layered structure as shown in FIG. 1A, and a white paint was sprayed using a sprayer to form a pattern of a random shape on the side of the tensile test piece.

이어서, 제조한 인장시편을 인장시험기에 장착하고 변형률 속도 0.001 s-1로 인장시험을 수행하였으며, 이때 인장시험의 전 과정에 걸쳐 두 개의 카메라를 이용하여 패턴을 형성한 인장시편의 측면에 대한 실시간으로 이미지를 얻었다.Subsequently, the prepared tensile test piece was mounted in a tensile tester, and a tensile test was performed at a strain rate of 0.001 s −1 . At this time, the two sides of the tensile tester formed a pattern by using two cameras in real time. Got an image.

이렇게 얻어진 이미지를 ARAMIS 소프트웨어를 이용하여 분석하였으며, 분석된 결과로부터 먼저 CuNiZn-CuCr-CuNiZn의 3층으로 이루어진 시편의 변형률-응력 곡선을 얻었다.The images thus obtained were analyzed using ARAMIS software. From the analyzed results, first, a strain-stress curve of three layers of CuNiZn-CuCr-CuNiZn was obtained.

그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 층상 복합재료를 구성하는 각층 사이의 거리를 측정하기 위하여 층간 계면을 사이에 두고 2개의 점을 선정하였다. 상기 2개의 점은 각층의 중심(도면상 점선)으로부터 계면 쪽으로 치우친 안쪽에 위치하도록 선정하였다. 이와 같은 방법으로 총 4개의 점을 선정하였으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 1층과 2층 간의 거리는 T1으로 하였고, 2층과 3층 간의 거리는 T2로 하였다.And, as shown in Figure 2, in order to measure the distance between each layer constituting the layered composite material, two points were selected over the interlayer interface. The two points were selected to be located inward from the center of each layer (dotted line on the drawing) toward the interface. In this way, a total of four points were selected. As shown in FIG. 2, the distance between the first floor and the second floor was T1, and the distance between the second floor and the third floor was T2.

그리고, 인장시험을 진행하는 과정에서 획득한 시계열적인 이미지를 분석하여 인장이 진행되는 동안 T1과 T2의 변화(변형률)를 측정하였으며, 또한 인장시험 결과로부터 층상 복합재료의 응력-변형률 데이터를 얻었다.In addition, by analyzing the time-series images obtained during the tensile test, the change (strain) of T1 and T2 during the tension was measured, and the stress-strain data of the layered composite material was obtained from the tensile test results.

이와 같이 얻은 2가지 데이터, 층상 복합재료의 응력-변형률 데이터와 이미지 분석을 통해 얻은 T1과 T2의 변화를 하나의 그래프에 플롯하여 도 3을 얻었다.Two data thus obtained, the stress-strain data of the layered composite material and the change of T1 and T2 obtained through image analysis were plotted on one graph to obtain FIG. 3.

도 3에서 확인되는 바와 같이, T1의 변형률은 음수를 나타냈는데 이는 두 점 사이의 거리가 계속 줄어들었다는 것을 의미하고 이는 계면이 계속 접합이 된 상태라는 것을 의미한다. 이에 비해 T2는 그 값이 줄어들다가 다시 늘어났는데 이는 어느 정도 계면접합을 유지하다가 특정한 순간에 분리된 것을 의미한다. 즉, T2의 데이터로부터 본 층상 복합재료의 분리(debonding) 시점을 정확하게 확인할 수 있으며, 이 시점에서의 응력이 본 층상 복합재료의 접합 강도라고 할 수 있다.As shown in FIG. 3, the strain of T1 showed a negative number, which means that the distance between two points continued to decrease, which means that the interface was continuously bonded. By comparison, T2 decreased and then increased again, meaning that it retained some degree of interfacial junction and then separated at a particular moment. That is, the time of debonding of the layered composite material can be accurately confirmed from the data of T2, and the stress at this time can be said to be the bonding strength of the layered composite material.

도 4는 도 3의 변형률-응력 곡선에서 숫자로 표시한 각 시점에 대응되는 디지털 이미지 분석결과를 나타낸 것이다.4 illustrates a digital image analysis result corresponding to each time point indicated by a number in the strain-stress curve of FIG. 3.

상기한 도 3의 분석을 통해 층상 복합재료의 계면이 분리되는 시점(도면상 ③)과 이에 대응하는 도 4의 ③을 대비해보면, 도 4에서는 시각적으로 계면의 분리 여부를 확인하기 어렵지만 얼마 지나지 않아 계면이 분리되는 부분의 변형률이 증가하였고 어느 정도 분리가 진행된 후에는 층 사이가 벌어지는 것을 관찰할 수 있었다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 방법에 의하면 시각적으로는 분별하기 어려운 정확한 층간 분리시점을 측정할 수 있어 신뢰성 있는 층상 복합재료의 접합 강도를 얻을 수 있게 된다.In contrast to the time point (Fig. 3) on which the interface of the layered composite material is separated through the analysis of FIG. 3 and the corresponding point 3 in FIG. 4, it is difficult to visually check whether the interface is separated in FIG. The strain of the part where the interface is separated increases and after some separation, the gap between layers can be observed. That is, according to the method according to the embodiment of the present invention, it is possible to measure the exact time of separation between layers, which is difficult to visually discriminate, thereby obtaining a reliable bonding strength of the layered composite material.

한편, 도 3의 결과와 일치되게, 1층과 2층간의 계면은 인장시편이 파단될 때까지 계면의 분리가 일어나지 않은 것을 도 4의 ⑤ 및 ⑥으로부터 알 수 있다.On the other hand, in accordance with the results of FIG. 3, it can be seen from ⑤ and ⑥ in FIG. 4 that the interface between the first layer and the second layer does not occur until the tensile specimen is broken.

즉, 본 발명에 따른 층상 복합재료의 평가방법에 의하면, 층상 복합재료의 계면 특성, 특히 계면 강도를 매우 정확하게 측정할 수 있을 뿐 아니라, 각 계면의 상태로 정확하게 평가할 수 있다.
That is, according to the evaluation method of the layered composite material according to the present invention, not only the interface characteristics, especially the interface strength of the layered composite material can be measured very accurately, but also the state of each interface can be accurately evaluated.

Claims (9)

(a) 층상 복합재료로 제조한 인장시편에서 층상 구조가 드러난 측면에 소정의 패턴을 형성하는 단계;
(b) 상기 인장시편을 사용하여 인장시험을 하면서 상기 측면에 대한 시계열적인 이미지를 얻는 단계; 및
(c) 상기 이미지를 해석하여 상기 층상 복합재료의 계면 접합 특성을 도출하는 단계;를 포함하고,
상기 (c) 단계에서 상기 층상 복합재료의 층간의 거리의 변화를 계면을 사이에 두고 소정 거리의 변화를 통해 계면의 분리 여부와 분리 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 층상 복합재료의 계면 접합 특성의 평가방법.
(a) forming a predetermined pattern on the side surface of the layered structure in the tensile specimen made of the layered composite material;
(b) obtaining a time-series image of the side surface during the tensile test using the tensile specimen; And
(c) analyzing the image to derive interfacial bonding properties of the layered composite material;
In the step (c), the interface bonding property of the layered composite material is determined by the change of the distance between the layers of the layered composite material with the interface therebetween to determine whether the interface is separated and the time of separation. Assessment Methods.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계의 패턴은 상기 인장시편의 크기와 얻는 이미지 배율에 따라 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 층상 복합재료의 계면 접합 특성의 평가방법.
The method of claim 1,
The method of step (a) is the evaluation method of the interfacial bonding characteristics of the layered composite material, characterized in that formed according to the size of the tensile specimen and the image magnification obtained.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 상기 패턴의 형성은, 스프레이를 이용하는 방법, 표면을 에칭하는 방법, 마이크로 그리드를 증착하는 방법 또는 기계연마를 통해 스크래치를 내는 방법이 사용되는 것을 특징으로 하는 층상 복합재료의 계면 접합 특성의 평가방법.
The method of claim 1,
In the step (a), the formation of the pattern, the method of using a spray, the method of etching the surface, the method of depositing a micro grid or the method of scratching through mechanical polishing is used. Evaluation method of interface bonding property.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 시계열적인 이미지는 인시투(in-situ) 또는 엑스시투(ex-situ) 방법으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 층상 복합재료의 계면 접합 특성의 평가방법.
The method of claim 1,
In the step (b), wherein the time-series image is obtained by the in-situ (ex-situ) or ex-situ (ex-situ) method of the evaluation of the interface bonding characteristics of the layered composite material.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 시편의 이미지를 얻는 방법은 상기 패턴의 크기와 모양에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 층상 복합재료의 계면 접합 특성의 평가방법.
The method of claim 1,
In the step (b), the method of obtaining the image of the specimen is an evaluation method of the interfacial bonding characteristics of the layered composite material, characterized in that it depends on the size and shape of the pattern.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계의 인장시험에서 구한 상기 층상 복합재료의 변형률-응력 데이터와 상기 (c) 단계에서 구한 분리시점을 통해, 상기 층상 복합재료의 접합강도를 구하는 것을 특징으로 하는 층상 복합재료의 계면 접합 특성의 평가방법.
The method of claim 1,
The interface between the layered composite material characterized in that the bond strength of the layered composite material is obtained through the strain-stress data of the layered composite material obtained in the tensile test of step (b) and the separation point obtained in the step (c). Method of Evaluation of Bonding Properties.
제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 얻어진 이미지 분석을 통해 국부적인 변형률을 분석하고 이를 통해 상기 층상 복합재료의 계면 접합 특성을 분석하는 것을 특징으로 하는 층상 복합재료의 계면 접합 특성의 평가방법.
The method of claim 1,
A method of evaluating interfacial bonding properties of a layered composite material, characterized in that the analysis of the local strain through the image analysis obtained in step (c) and thereby analyzing the interfacial bonding properties of the layered composite material.
제 1 항에 있어서, 상기 층상 복합재료의 층간의 거리는 층간 계면을 경계로 각층의 중심에서 안쪽에 위치한 2점 간의 거리인 것을 특징으로 하는 층상 복합재료의 계면 접합 특성의 평가방법.

The method of evaluating interfacial bonding characteristics of a layered composite material according to claim 1, wherein the distance between the layers of the layered composite material is a distance between two points located inward from the center of each layer with respect to the interface between the layers.

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