Effect of alumina based particles on mechanical properties and resistance to acryloid composites cavitation

Abstract

In the processes of preservation and restoration of sculptures and archaeological objects, copolymer materials of acrylate type are used because they have proved useful in conservation practice. The main disadvantage of acrylic resins is that they do not meet a more demanding conservation intervention. Because of this, composites are reinforced with particles to improve mechanical properties. Particle composites are made of 5 wt. %, 10 wt. %, and 15 wt. % of alumina based particles doped with ferrous oxide. The materials are determined by microhardness with a micro-Vickers mold suitable for composites. The results showed a significant improvement in microhardness of 7, 8.2 and 9.3 times compared to the polymer matrix without any filler. Examination of the behavior of the material under conditions that can be characterized as very aggressive was performed using cavitation. Cavitation damage of composite materials was tested with modified vibration cavitation. Surface erosion was determined during the experiment by measuring the loss of mass. The results show that the test material exhibits excellent mechanical properties and very good resistance to cavitation erosion.

U procesima očuvanja i obnove skulptura i arheoloških predmeta koriste se kopolimerni materijali akriloidnog tipa jer su se pokazali pogodnim za konzervatorsko - restauratorske intervencije. Glavni nedostatak akriloidnih kopolimera je što ne zadovoljavaju zahtevnije konzervatorsko-restauratorske zahvate. Zbog toga se prave kompoziti ojačani česticama kako bi se poboljšavala mehanička svojstva. U okviru ovog istraživanja pripremljeni su kompoziti sa 5 mas. %, 10 mas. % i 15 mas. % aluminijum oksidnih čestica dopiranih gvožđe oksidom i njihova svojstva upoređena su sa svojstvima materijala matrice. Materijalima je određena mikrotvrdoća mikro Vikersovom motodom pogodnom za kompozite. Rezultati su pokazali značajno poboljšanje mikrotvrdoće od 7, 8.2 i 9.3 puta u poređenju sa polimernom matricom. Ispitivanje ponašanja materijala u uslovima koji se mogu okarakterisati kao veoma agresivni izvedeno je korišćenjem kavitacije. Kavitaciona oštećenja kompozitnih materijala testirana su modifikovanom vibracionom kavitacijom. Površinska erozija određena je tokom eksperimenta merenjem gubitka mase. Rezultati pokazuju da ispitivani materijal pokazuje odlična mehanička svojstva i veoma dobru otpornost na kavitacionu eroziju.