تاثير نيرو و نانوذرات آلومينا بر مكانيزم هاي ايجاد آسيب ناشي از خراش نانو كامپوزيت زمينه پلي متيل متاكريلات

A Study on the Role of both Nano-Sized Alumina Particles and Scratch Force on Deformation Mechanism of Poly Methyl Methacrylate Nanocomposite

در اين پژوهش نقش نانو ذرات آلومينا و تاثير افزايش نيرو بر روي رفتار خراش پلي متيل متاكريلات (PMMA) مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور، نمونه هاي استاندارد از نانو كامپوزيت هاي زمينه پلي متيل متاكريلات تقويت شده با درصدهاي متفاوت وزني آلومينا (15 ،10 ،5 ،0) با روش قالب گيري فشاري ساخته شدند. سپس آزمون خراش بر اساس استاندارد ASTM G171 در شرايط دماي محيط و سرعت خراش mm/s 5 و تحت نيروهاي خراشي10 و N 15 انجام شد. براي بررسي و شناخت مكانيزم هاي خراش از ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) استفاده شد. نتايج پژوهش نشان مي دهد كه سختي خراش نمونه ها به مقدار نانو ذرات آلومينا بستگي دارد، به گونه اي كه افزايش نانو ذرات از 0 تا 15 درصد باعث كاهش پهنا يا عرض خراش از 274 به mµ21 مي شود. هم چنين، نتايج ارزيابي ميكروسكوپي بيانگر اين موضوع است كه با اعمال نيروي خراش N 15 اثر خراش در نمونه پلي متيل متاكريلات خالص به صورت ترك هاي فصل مشتركي ظاهر مي شود. در حالي كه افزودن نانو ذرات تا 5 درصد وزني باعث تغيير ترك ها به كريز و افزايش تا 15 درصد وزني سبب بهبود مقاومت به خراش و ايجاد آسيب مار (Mar) مي شود.

In the current research the scratch behavior of poly methyl methacrylate (PMMA) and its nanocomposites has been investigated. For this purpose PMMA matrix nanocomposites reinforced with different weight percent of nano sized alumina (0, 5, 10 and 15) were fabricated using compression molding technique. The scratch test was followed the ASTM G171 standard and the test was done using scratch apparatus at room temperature, 5 mm/s scratch rate and different load (10 and 15N). To clarify the scratch mechanism of PMMA and its nanocomposites, microscopic evaluation was performed using scaning electron microscope (SEM). The results show that the scratch hardness of the fabricated nanocomposites depends on the alumina content. While nanoparticles increase from 0 to 15 weigth percent the width of scratch, changes from 274 to 210 µm. Also the results of microscopic evolutions showed that the dominant mechanism in the scratched pure PMMA is mar damage. Beside, an increase in weigth percent of nano particles up to 5% causes a change in the scratch mechanism from mar damage to craze.An increase in weigth percent of alumina content improves the scratch resistant and eliminates the effects of scratch pattern gradually.