Bu çalışma, kuru ve polyalphaolefin (PAO) yağlanmış koşullar altında ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (UHMWPE) kompozitlerinin tribolojik performansı üzerindeki Al₂O₃ nanopartiküllerin etkisini araştırmaktadır. Deneysel değerlendirmeler, sürtünme katsayısı, aşınma oranı ve sertlik ölçümlerini içerirken, aşınma izlerinin optik mikroskopisi ile desteklenmiştir. Sonuçlar, Al₂O₃ nanopartiküllerin eklenmesinin kuru koşullar altında sürtünme ve aşınma oranlarını önemli ölçüde azalttığını, özellikle daha yüksek dolgu oranlarında (4 wt%) gösterdiğini ortaya koymuştur. PAO ile yağlama sürtünmeyi daha da azaltırken, yüksek dolgu içeriği (4 wt%) ise hafif bir şekilde sürtünmeyi artırmış ve partikül aglomerasyonu nedeniyle periyodik osilasyonlara yol açmıştır. Sertlik, Al₂O₃ içeriği arttıkça düzenli bir şekilde artarak nanopartiküllerin güçlendirici etkisini göstermiştir. Optik mikroskopi, aşınma mekanizmalarını doğrulamış ve yüksek dolgu yüklemelerinde partikül ayrışması sorunlarını vurgulamıştır. UHMWPE-Al₂O₃ kompozitlerinin tribolojik avantajlarını maksimize etmek için dolgu dağılımının optimize edilmesi ve uygun nanoparçacık konsantrasyonlarının korunması gerekmektedir. Potansiyel uygulamalar arasında rulman bileşenleri, biyomedikal implantlar ve endüstriyel sürtünmeli arayüzler yer almakta olup, nanopartikül aglomerasyonunun yönetilmesinde zorluklar devam etmektedir.
This study investigates the influence of Al₂O₃ nanoparticles on the tribological performance of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) composites under dry and polyalphaolefin (PAO)-lubricated conditions. Experimental evaluations included measurements of friction coefficient, wear rate, and hardness, complemented by optical microscopy of wear tracks. Results indicated that incorporating Al₂O₃ cut μ from 0.12 to 0.07 and V̇ from 4.3 × 10⁻⁶ to 1.6 × 10⁻⁶ mm³ N⁻¹ m⁻¹ under dry sliding (4 wt % filler). With PAO, an optimum 2 wt % loading yielded μ ≈ 0.05 and V̇ ≈ 1.1 × 10⁻⁶ mm³ N⁻¹ m⁻¹. Hardness rose by ≈ 22 %,confirming the reinforcing effect of the nanoparticles. Optical microscopy confirmed ploughing wear mechanisms and highlighted issues of particle segregation at elevated filler loadings. Optimizing filler dispersion and maintaining appropriate nanoparticle concentrations are essential for maximizing the tribological advantages of UHMWPE-Al₂O₃ composites. Potential applications include bearing components, biomedical implants, and industrial sliding interfaces, while challenges remain in managing nanoparticle agglomeration.
| Birincil Dil | İngilizce |
|---|---|
| Konular | Malzeme Tasarım ve Davranışları |
| Bölüm | Araştırma Makalesi |
| Yazarlar | |
| Gönderilme Tarihi | 10 Nisan 2025 |
| Kabul Tarihi | 24 Haziran 2025 |
| Yayımlanma Tarihi | 19 Aralık 2025 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025 Cilt: 33 Sayı: 3 |