สมบัติทางกลของพอลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่งยวดเชิงประกอบด้วยอลูมิเนียมออกไซด์สำหรับการใช้งานทางวิศวกรรม

บทคัดย่อ

ในการดำเนินการวิจัยด้านวัสดุเพื่อหาสูตรส่วนผสมของวัสดุเชิงประกอบสองชนิด คือ ผงพอลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่งยวด (UHMWPE) กับผงอลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂O₃) ด้วยกระบวนการอัดขึ้นรูปร้อน (Hot Compression Molding Process) ที่ให้ค่าสมบัติทางกลที่ดี สภาวะที่เหมาะสมในการอัดขึ้นรูปอยู่ภายใต้ความดัน 100 bar และอุณหภูมิ 140 °C จากนั้นดำเนินการอัดขึ้นรูปวัสดุผง UHMWPE ที่ผสมแล้วด้วยอัตราส่วนผสมต่างๆ ที่มีฟิลเลอร์เป็น Al₂O₃ ขนาดอนุภาค 0.3 µm (300 nm), 0.05 µm (50 nm), Calcined Al₂O₃ B-grad 5 µm และ Al₂O₃ HTM 2-5 µm จากการวิจัยได้เลือกใช้เกรดของ Al₂O₃ เป็น Al₂O₃ HTM 30 มีขนาดอนุภาคผงไม่สม่ำเสมอคละเคล้ากันไปอยู่ในช่วง 2 ถึง 5 µm และปริมาณการผสม Al₂O₃ ที่เหมาะสมสำหรับการปรับปรุงสมบัติทางกลและสมบัติความต้านทานการสึกหรอของวัสดุก้อน UHMWPE Composite คือ UHMWPE+Al₂O₃ HTM 30 ที่อัตราส่วนร้อยละ 95:5 โดยพิจารณาทั้งในด้านสมบัติของวัสดุและต้นทุน ในการทดสอบการกระแทกพบว่า Al₂O₃ HTM 2-5 µm จะให้ค่าความทนต่อแรงกระแทกสูงกว่าอลูมิเนียมออกไซด์เกรดอื่นๆ ด้วยค่าที่สูงถึง 586.8 J/m ที่อัตราส่วนผสมอลูมิเนียมออกไซด์ร้อยละ 5 การทดสอบค่าความแข็งของ UHMWPE+ Al₂O₃ HTM 2-5 µm พบว่าให้ค่าความแข็งอยู่ที่ 58.8 ด้วยเครื่องมือมาตรฐาน Durometer การทดสอบแรงดึงได้ค่าต่างๆ ประกอบด้วย Yield strength,  Ultimate tensile strength, Elongation at break และ Modulus of elasticity เท่ากับ 20.52 MPa, 29.96 MPa, 265.80% และ 784.46 MPa ตามลำดับ