입자 함유율의 변화에 따른 나노 실리카 복합재료의 마모 특성
Wear characteristics on particle volume fraction of nano silica composite materials
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초록
나노 사이즈의 무기물 실리카 입자를 첨가한 고무 기지 나노 복합재료에 대하여 나노 입자의 첨가량에 따른 누적마모체적과 마찰계수의 변화 및 마모기구를 고찰하였다. 나노 사이즈 무기물 실리카의 입자 함유율은 11%에서 25%이고, 미끄럼 속도는 0.1m/s, 상대재의 평균입자지름은 9μm에서 30μm 이다. 얻어진 결론은 다음과 같다. 마모 시험에서 파괴기구는 마모막이 형성되었다가 쟁기질이 발생하고 입자의 디본딩, 기지의 변형, 미소균열이 발생하고 성장하는 것을 파면의 SEM 사진을 통해 확인 할 수 있었다. 실리카 나노 입자의 첨가에 의해 고무 기지 나노복합재료의 누적 마모 체적은 미끄럼 거리가 증가함에 따라 급격히 증가하다가 그 증가폭이 떨어지는 비선형적으로 증가하였으며, 또한 입자량이 증가할수록 누적마모체적은 증가하는 것으로 나타났다. 입자 함유율이 증가함에 따라 동마찰계수는 미세하게 다소 증가함을 알 수 있었다. 쇼어 경도 값은 실리카/고무 나노 복합재료의 실리카 입자함유량이 증가할수록 증가하였으며 마찰계수 또한 증가하였다.
Abstract
The characteristics of abrasive wear of the rubber matrix composites filled with nano sized silica particles are investigated at ambient temperature by pin-on-disc friction test. The range of volume fraction of silica particles tested are between 11% to 25%. The cumulative wear volume and friction coefficient of these materials on sliding speed were determined experimentally. The major failure mechanisms were lapping layers, deformation of matrix, ploughing, deboding of particles and microcracking by scanning electric microscopy photograph of the tested surface. The cumulative wear volume shows a tendency to increase nonlinear with increase of sliding distance. As increasing the silica particles of these composites indicated higher friction coefficient.
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