Повышение износостойкости сверхвысокомолекулярного полиэтилена при абразивном изнашивании, сухом трении и граничной смазке введением неорганических микро- и нанонаполнителей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат технических наук Наронгрит Сонджайтам

• Наронгрит Сонджайтам
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Наронгрит Сонджайтам

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ)

1.2 Изнашивание полимеров

1.3 Изнашивание полимеров в условиях граничной смазки

1.4 Повышение износостойкости СВМПЭ

1.5 Полимеры, наполненные гидроксиапатитом (ГА)

1.6 Модификация полимеров облучением ионным пучком

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Методика изготовления композитов на основе СВМПЭ компрессионным спеканием

2.2 Методика обработки поверхности композитов на основе СВМПЭ облучением пучком ионов азота

2.3 Методология экспериментальных исследований

2.3.1 Анализ микроструктуры

2.3.2 Анализ химического строения

2.3.3 Измерение механических свойств

2.3.4 Анализ триботехнических свойств

3. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ СВМПЭ С НЕОРГАНИЧЕСКИМИ МИКРО- И НАНОЧАСТИЦАМИ

3.1 Структура, механические свойства и особенности абразивного изнашивания композитов на основе СВМПЭ с микрочастицами АЮ(ОН) и А1203

3.2 Структура, механические свойства и особенности абразивного изнашивания композитов на основе СВМПЭ с микрочастицами АЮ(ОН) и А1203 и структурно-модифицированных введением ПЭНД-прив-СМА и ПЭНД-прив-ВТМС

3.3 Структура, механические свойства и особенности абразивного изнашивания композитов на основе СВМПЭ с наночастицами и нановолокнами SiC>2, Си, АЮ(ОН) и УНВ и структурно-модифицированных ПЭНД-прив-СМА и ПЭНД-прив-ВТМС

3.4 Изнашивание композитов на основе СВМПЭ с нано- и микрочастицами при сухом трении и граничной смазке

3.5 Выводы по разделу

4. СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ СВМПЭ С МИКРО- И НАНОЧАСТИЦАМИ ГИДРОКСИАПАТИТА

4.1 Структура, механические свойства и сопротивление изнашиванию при сухом трении и граничной смазке композитов на основе СВМПЭ с наночастицами ГА

4.2 Структура, механические свойства и сопротивление изнашиванию при сухом трении и граничной смазке композитов на основе СВМПЭ с микрочастицами ГА

4.3 Структура, триботехнические и механические свойства композитов на основе СВМПЭ с микро- и наночастицами ГА после облучения поверхности пучком ионов азота

4.4 Абразивное изнашивание композитов на основе СВМПЭ с нано-

и микрочастицами гидроксиапатита

4.5 Выводы по разделу

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение износостойкости сверхвысокомолекулярного полиэтилена при абразивном изнашивании, сухом трении и граничной смазке введением неорганических микро- и нанонаполнителей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) является перспективным полимерным материалом, который за счет ряда своих уникальных свойств (химическая инертность, низкий коэффициент трения, ударная прочность и стойкость к истиранию) получил широкое распространение в машиностроении. В различных отраслях его используют для замены металлов при изготовлении зубчатых передач, направляющих, подшипников, роликов, футеровочных плит и т. д. В ортопедической хирургии он служит для изготовления эндопротезов тазобедренного, коленного, плечевого суставов, а также межпозвоночных дисков. СВМПЭ поддается механической обработке и предназначен для работы в условиях сухого трения скольжения и абразивного изнашивания.

Вместе с тем немодифицированный (ненаполненный) СВМПЭ испытывает значительный износ при длительной эксплуатации, что является актуальной научно-технической проблемой. На долю абразивного изнашивания полимеров приходится более 64 % общих потерь от износа в промышленности. Кроме того, они подвержены адгезионному и усталостному изнашиванию. Для повышения износостойкости СВМПЭ применяются различные методы, например, введение наноразмерных и микронных наполнителей, химическая модификация, обработка поверхности пучками ионизирующего излучения, механическая активация и т.д. Таким образом, проведение всесторонних комплексных исследований влияния микро- и нанонаполнителей на структуру, механические свойства и сопротивление изнашиванию композитов на основе СВМПЭ при различных видах износа является актуальной задачей.

Степень разработанности темы. Существенный вклад в развитие представлений о закономерностях изнашивания СВМПЭ и композитов на его основе внесли А.П. Краснов, С. Кёртц, С. Зу, А. Ванг, С. Лю, Б. Бриско и

4

многие другие. Однако, несмотря на устоявшиеся представления в области материаловедения СВМПЭ, в настоящее время остается открытым ряд вопросов, связанных с изучением механизмов изнашивания СВМПЭ и микро- и нанокомпозитов на его основе, в том числе при различных режимах износа. В связи с этим все основные результаты в работе получены впервые и являются оригинальными.

Цель работы - исследование структуры и закономерностей износа при абразивном изнашивании, сухом трении и граничной смазке композитов на основе СВМПЭ, армированных микро- и наночастицами неорганических материалов, а также механических и триботехнических свойств композитов на основе СВМПЭ, наполненных нано- и микрочастицами природной «мягкой» керамики (гидроксиапатита) и подвергнутых облучению пучком ионов азота.

В связи с целью работы были поставлены и решены следующие задачи исследования:

1. Исследование надмолекулярной структуры, механических свойств и сопротивления абразивному изнашиванию композитов на основе СВМПЭ, наполненных неорганическими микрочастицами микронных размеров АЮ(ОН) и А1203.

2. Исследование надмолекулярной структуры, механических свойств и сопротивления изнашиванию частицами закрепленного абразива композитов на основе СВМПЭ с введенными наноразмерными наполнителями (8Ю2, Си, АЮ(ОН), УНВ).

3. Исследование надмолекулярной структуры, механических свойств и износостойкости при абразивном изнашивании микро- и нанокомпозитов на основе СВМПЭ, структурно-модифицированных введением полиэтилена низкого давления, привитого малеиновым ангидридом и винилтриметаксисиланом (ПЭНД-прив-СМА, ПЭНД-прив-ВТМС).

4. Сопоставительные исследования сопротивления изнашиванию в условиях сухого трения и граничной смазки композитов на основе СВМПЭ, наполненных нано- и микрочастицами.

5. Исследование надмолекулярной структуры, механических свойств и закономерностей изнашивания при сухом трении скольжения композитов на основе СВМПЭ, наполненных нано- и микрочастицами природной «мягкой» керамики (гидроксиапатита - ГА), в том числе подвергнутых облучению пучком ионов азота.

Научная новизна. Показано, что введение в СВМПЭ частиц неорганических материалов микронных размеров в количестве до 40 мае. % по сравнению с добавлением нанонаполнителей в количестве 0.5 мае. % повышает их сопротивление абразивному изнашиванию до 16 раз, что одновременно снижает предел прочности и величину удлинения до разрушения в несколько раз, а также уменьшает степень кристалличности и препятствует формированию однородной сферолитной надмолекулярной структуры.

Показано, что при испытаниях в условиях граничной смазки интенсивность изнашивания чистого СВМПЭ снижается до трех раз по сравнению с сухим трением скольжения, что сопоставимо с повышением износостойкости при введении наночастиц, когда последние выступают в качестве твердой высокодисперсной смазочной среды.

Впервые показано, что облучение пучком ионов азота поверхности композитов на основе СВМПЭ с нано- и микрочастицами гидроксиапатита может в несколько раз повысить сопротивление изнашиванию по сравнению с чистым СВМПЭ. Использование наночастиц гидроксиапатита предпочтительнее по сравнению с микрочастицами, поскольку первые не приводят к изменению типа и характера сферолитной надмолекулярной структуры в модифицированном приповерхностном слое.

Теоретическая значимость исследования определяется тем, что в диссертационной работе сформулированы представления

- об изнашивании композиционных материалов на основе СВМПЭ при сухом трении, граничной смазке и абразивном изнашивании;

- о корреляции между сопротивлением изнашиванию, топографией поверхностей трения, механическими свойствами и надмолекулярной структурой полимерных композитов на основе СВМПЭ;

- о модификации структуры приповерхностного слоя композитов на основе СВМПЭ с микро- и ночастицами ГА при облучении пучком ионов азота и их влиянии на повышение сопротивления изнашиванию.

Практическая значимость работы. Введение микро- (АЮ(ОН), А12Оз) и нанонаполнителей (8Ю2, АЮ(ОН), Си, УНВ) в установленном весовом содержании рекомендовано для изготовления композитов на основе СВМПЭ, для использования в качестве деталей машин и механизмов, например, роликов, направляющих, футеровочных плит, с целью кратного повышения их износостойкости. Наполнение СВМПЭ наночастицами мягкой керамики гидроксиапатита рекомендовано для изготовления частей искусственных суставов. Последующая поверхностная модификация облучением пучком ионов азота нанокомпозитов на основе СВМПЭ с наночастицами гидроксиапатита обеспечивает дальнейшее повышение износостойкости до 30 %.

Методология и методы исследования. Основными методами исследования в работе являются растровая электронная микроскопия, инфракрасная спектроскопия на основе фурье-преобразования, а также дифференциальная сканирующая калориметрия.

Положения, выносимые на защиту:

1. Наполнение СВМПЭ микрочастицами АЮ(ОН) и А12Оз в количестве 40 мас.% подавляет формирование однородной сферолитной надмолекулярной структуры, обусловливает снижение степени

7

кристалличности и сопровождается десяти- и шестнадцатикратным соответственно повышением абразивной износостойкости. Увеличение размера микрочастиц наполнителя и их твердости приводит к дополнительному повышению в несколько раз сопротивления изнашиванию частицами закрепленного абразива.

2. При армировании СВМПЭ наноразмерными наполнителями (8Ю2, Си, АЮ(ОН), УНВ) тип надмолекулярной структуры не изменяется, а сопротивление абразивному изнашиванию может повышаться до 1.8 раз, что обусловлено влиянием наночастиц на характер взаимодействия контртела и поверхности трения полимерного нанокомпозита.

3. Введение в СВМПЭ 0.5 мае. % наночастиц «мягкой» керамики гидроксиапатита не изменяет тип и характер формирующейся сферолитной надмолекулярной структуры и, подобно наполнению более твердыми нановолокнами АЮ(ОН), повышает сопротивление износу при сухом трении до 3-х раз. При наполнении СВМПЭ частицами микронного размера характер их влияния на надмолекулярную структуру также подобен, однако более мягкая керамика ГА обеспечивает повышение износостойкости до четырех раз, в отличие от более твердых частиц АЮ(ОН), позволяющих увеличить сопротивление износу при сухом трении всего в 2 раза.

4. Модификация нанокомпозитов на основе СВМПЭ с «мягкой»

керамикой гидроксиапатита облучением пучком ионов азота с дозами 0,517 2

2x10 ион/см приводит к модификации надмолекулярной структуры приповерхностного слоя на глубину до 800 микрометров, что сопровождается повышением нанотвердости на поверхности, степени кристалличности и сопротивления изнашиванию при сухом трении скольжения до 30 %.

Степень достоверности и апробация результатов работы.

Достоверность результатов работы определяется использованием принятых для полимерных композитов методов исследования и современного оборудования, систематическим характером проведения экспериментов и статистической

обработкой их результатов, согласием полученных результатов с данными подобных исследований других авторов.

Результаты исследований были представлены на международных, всероссийских и региональных конференциях и семинарах: IV Всероссийской конференции по наноматериалам, 1-4 марта 2011г., Москва, Россия; XVII Международной научно-практической конференции студентов и молодых учёных (Современные техника и технологии) (СТТ-2011), 18-22 апреля 2011г., Томск, Россия; 3 rd International Conference on Heterogeneous Material Mechanics (ICHMM-2011), 22-26 мая 2011 г., Шанхай, Китай; XI Всероссийской школе-семинаре с международным участием «Новые материалы. Создание, структура, свойства 2011» 14-16 июня 2011г., Томск, Россия; 13th International Conference Mesomechanics 2011, 6-8 июля 2011г., Виченца, Италия; Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, 5-9 сентября 2011 г., Томск, Россия; VI Международной научно-технической конференции (Современные проблемы машиностроения), 28 сентября - 02 октября 2011 г., Томск, Россия; V Всероссийской научно-практической конференции «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов российских вузов», 25-27 апреля 2012 г., Томск, Россия; XII Всероссийской школе-семинаре с международным участием «Новые материалы. Создание, структура, свойства-2012», 6-8 июня 2012 г., Томск, Россия; XIX Европейской конференции по механике разрушения (19th European Conference on Fracture (Fracture Mechanics for Durability, Reliability and Safety)), 26-31 августа 2012 г., Казань, Россия; XVII Международном форуме по стратегическим технологиям, 18-21 сентября 2012 г., Томск, Россия; 14th International Conference on Mesomechanics, 25-28 сентября 2012 г., Будапешт, Венгрия.

Содержание диссертации опубликовано в 19 работах, из них 6 статей в рецензируемых журналах и изданиях, входящих в список рецензируемых научных журналов и изданий, 7 статей и 6 тезисов докладов в трудах конференций различного уровня.

Личный вклад автора заключается в выполнении задач, поставленных для данной диссертации, написании статей в соавторстве, участии с докладами в научных конференциях.

Соответствие диссертации паспорту . специальности.

Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 6 « Разработка и совершенствование методов исследования и контроля структуры, испытание и определение физико-механических и эксплуатационных свойств материалов на образцах и изделиях» паспорта специальности 05.16.09 «Материаловедение» (машиностроение), технические науки.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, основных результатов и выводов, библиографического списка цитируемой литературы из 190 источников. Всего 162 страницы, включая 65 рисунков и 18 таблиц.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определены цель и задачи исследований, сформулированы положения, выносимые на защиту, научная новизна результатов и практическая ценность, представлена структура диссертации.

В первом разделе приводятся обзор литературы и общие сведения по основным свойствам СВМПЭ, механизмам изнашивания полимеров и СВМПЭ, в частности. Описываются возможности улучшения структуры, физико-механических и триботехнических свойств полимеров при помощи введения наполнителей и облучения ионными пучками.

10

Во втором разделе описаны применяемые материалы и методы исследований. В качестве оборудования для подготовки образцов СВМПЭ использовали ультразвуковой диспергатор, высокоскоростной гомогенизатор и установку для компрессионного спекания в пресс-форме. Дифференциальную сканирующую калориметрию, растровую электронную микроскопию (РЭМ) и инфракрасную спектроскопию использовали для анализа степени кристалличности, надмолекулярной и химической структуры образцов. Механические характеристики при испытаниях на разрыв определяли на электромеханической испытательной машине; твердость по Шору И измеряли при помощи твердомера 1пзй*оп; нанотвердость поверхности определяли с применением наноиндентора. Абразивную износостойкость оценивали на установке для испытания резины на изнашивание; испытания в режиме сухого трения скольжения и граничной смазки проводили на машине трения СМТ-1. Также приведено описание процедур испытаний и методик исследований.

В третьем разделе приведено описание результатов исследований структуры, физико-механических и триботехнических (в условиях абразивного изнашивания, сухого трения скольжения и граничной смазки) композитов на основе СВМПЭ с микронными и наноразмерными наполнителями. Исследовали композиты с микронными частицами (АЮ(ОН), А12Оз) в количестве 10-40 мае. % и нанонаполнителями (8Ю2, АЮ(ОН), Си, УНВ) в количестве 0,5 мае. %.

В четвертом разделе приведено описание результатов исследования структуры, физико-механических и триботехнических (в условиях сухого трения скольжения, граничной смазки и абразивного изнашивания) композитов на основе СВМПЭ, наполненных нано- и микрочастицами природной «мягкой» керамики гидроксиапатита (ГА). Исследовали композиции с введенными наноразмерными частицами ГА в количестве 0,1-2 мае. % и частицами ГА микронных размеров в количестве 5-40 мае. %. Описаны результаты исследований влияния облучения пучком ионов азота с

17 2

дозами 0,5-^2*10 ион/см на структуру и сопротивление изнашиванию при сухом трении скольжения. Также в данной главе представлено описание результатов экспериментов, их обсуждение и сформулированные заключения.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, профессору C.B. Панину, оказавшему поддержку при выполнении и обсуждении диссертационной работы. Искренняя благодарность сотрудникам лаб. ПКМ ИФПМ СО РАН JI.A. Корниенко и JT.P. Ивановой за помощь в проведении ряда измерений и подготовке образцов, а также М.А. Полтаранину за помощь в проведении измерений нанотвердости поверхности имплантированных образцов. Автор признателен М.В. Чайкиной за предоставленный нанопорошок гидроксиапатита (ГА). Ряд исследований проводились на оборудовании ЦКП ИФПМ СО РАН «Нанотех», а также научно-аналитического центра Томского политехнического университета (НАЦ ТПУ, Сертификат № РОСС RU.0001.517291).

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Основная часть данной работы посвящена исследованиям триботехнических свойств при сухом трении, граничной смазке и абразивном изнашивании образцов СВМПЭ, наполненных УДП и наноразмерными наполнителями и подвергнутых облучению поверхности ионным пучком. Поэтому обзор литературы преимущественно направлен на описание механизмов изнашивания, надмолекулярной структуры, механических и триботехнических свойств полимеров. Большинство исследований показывают, что введение наполнителей и обработка полимеров приводят к значительному повышению прочности, модуля упругости и износостойкости данного материала. Исключительно важно понимать, каким образом характеристики износа и механические свойства полимера изменяются при введении наполнителей и иных способах его обработки.

Приведены основные сведения об СВМПЭ, характеристиках изнашивания полимеров и изменении его свойств, полученные в результате анализа литературных источников. Также в данной главе рассказывается об особенностях технологии введения наполнителей и обработке поверхности ионным пучком.

1.1 Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ)

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) представляет собой полимер с исключительно высоким молекулярным весом. Он обладает многими важными свойствами, такими как высокая износостойкость и ударная вязкость, низкий коэффициент трения, а также способность к самосмазыванию [1-3]. За счет своих уникальных свойств СВМПЭ наиболее востребован в машиностроении и производстве медицинских имплантатов. До 1962 г. более 90 % произведенного в мире СВМПЭ использовалось в промышленности; затем его начали применять в медицине (ортопедии) в качестве материала для суставных протезов [4]. К уникальным свойствам

материала для такого вида приложений следует отнести его химическую инертность, смазочные свойства, ударную прочность и стойкость к истиранию. Он не оказывает негативного влияния на окружающую среду и тело человека, поскольку обладает высокой химической стабильностью и инертностью к тканям тела человека [5-8]. В машиностроении он заменяет металлы в зубчатых передачах, направляющих и подшипниках, и применяется для футеровки кузовов грузовиков и ковшей роторных экскаваторов. Он также широко применяется для производства медицинских имплантатов; в ортопедической хирургии он служит материалом для эндопротезирования тазобедренного, коленного, плечевого суставов и межпозвоночных дисков [9]. Другое важное преимущество СВМПЭ заключается в его высокой устойчивости к коррозионно-активным химикатам, за исключением концентрированных кислот. Он отличается низким влагопоглощением, способностью к самосмазыванию и высокой сопротивляемостью к истиранию (сопротивляемость СВМПЭ к истиранию в 10 раз выше, чем у углеродистой стали). Коэффициент трения СВМПЭ значительно ниже, чем у нейлона и ацетала, и находится на том же уровне, что и у тефлона, но при этом СВМПЭ отличается более высокой стойкостью к истиранию, чем тефлон. СВМПЭ лишен запаха, вкуса, и является нетоксичным [10]. На рис. 1.1 представлена диаграмма, на которой сравнивается износостойкость СВМПЭ и других конструкционных пластиков.

СВМПЭ относится к подклассу полиэтиленов с простым на первый взгляд химическим составом, включающим в себя лишь водород и углерод в молекуле этилена (С2Н4). Исходная химическая формула полиэтилена — (С2Н4)„, где п — степень полимеризации. Схематичное представление химической структуры этилена и полиэтилена показана на рис. 1.2.

Весовой износ при трибоиспытаниях

3 4 5 6 7 8 9 Технические полимеры

■ 1-СВМПЭ

■ 2-Литой нейлон

■ З-Нержавеющая сталь и нейлон 6/6

■ 4-ПТФЭ

■ 5-Полипропилен

□ 6-Ацетальный сополимер

□ 7-ПХВ

0 8-ПММА

□ 9-Фенольный полимер

□ 10-Бук

□ 11-Эпоксидка

Рис. 1.1. Износостойкость СВМПЭ по сравнению с другими пластиками [11]

~ Полиэтилен

Этилен

Нч ^Н ? V

«-С-С*

Н' ЧН II"

н н

Рис. 1.2. Химическая структура этилена и полиэтилена[4]

Согласно определению Международной организации по стандартизации [12], молекулярный вес СВМПЭ составляет не менее 1 млн. углеродных единиц, в результате чего минимальная степень полимеризации составляет п « 36 ООО на одну полимерную цепь; Американское общество по испытаниям и материалам (АБТМ Э 4020) [13] указывает, что СВМПЭ должен иметь средний молекулярный вес свыше 3,1 млн (и «111 ООО на одну полимерную цепь).

Существует несколько видов полиэтилена (ПЭНП, ЛПЭНП, ПЭНД, СВМПЭ), которые синтезируются с различным молекулярным весом и строением цепи. Аббревиатуры ПЭНП и ЛПЭНП означают, соответственно, полиэтилен низкой плотности и линейный полиэтилен низкой плотности. Молекулярный вес каждого полимера, как правило, составляет менее 50 ООО г/моль, и структура молекулярной цепи может быть как разветвленной, так и линейной [14]. Молекулярная цепь СВМПЭ может

содержать порядка 200 ООО повторяющихся звеньев этилена. Иными словами, молекулярная цепь СВМПЭ содержит до 400 ООО атомов углерода. По сравнению с другими полиэтиленами СВМПЭ характеризуется очень высокой вязкостью, и его средний молекулярный вес составляет до 6 ООО ООО г/моль. В таблице 1.1 представлены физические и механические свойства ПЭНД и СВМПЭ. Видно, что СВМПЭ имеет более высокий предел прочности и ударную вязкость, чем ПЭНД.

Таблица 1.1 Стандартные средние физические свойства полиэтилена низкого

давления (ПЭНД) и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ)[4].

Показатели ПЭНД СВМПЭ

Молекулярный вес (106 г/моль) 0,05-0,25 3,5-7,5

Температура плавления (°С) 130-137 132-138

Коэффициент Пуассона 0,40 0,46

Удельная плотность 0,952-0,965 0,925-0,945

Модуль упругости при растяжении* (ГПа) 0,4-0,6 0,5-0,8

Предел текучести при растяжении* (МПа) 26-33 21-28

Предел прочности при растяжении* (МПа) 22-31 39-48

Относительное удлинение при растяжении* (МПа) 10-1200 350-525

Ударная вязкость по Изоду (Дж/м с надрезом; толщина образца 3,175 мм) 21-214 1070 (без разрушения)

Степень кристалличности (%) 60-80 39-75

* Испытания проводились при температуре 23°С.

СВМПЭ изначально выпускается в виде порошка, доля кристаллической фазы в котором составляет 58-75 % в зависимости от вида полимерной смолы. Порошок превращают в объемные изделия и заготовки в виде пластин или брусков при помощи плунжерной экструзии или компрессионного спекания в пресс-форме. Затем изделие требуемой формы и размеров получают из объемной заготовки при помощи машинной обработки. Также изделия можно непосредственно спекать из порошка СВМПЭ в специальных пресс-формах.

Свойства объемных изделий из полимера различаются в зависимости от химической структуры исходного материала. В целом по сравнению с

другими видами твердых веществ полимеры отличаются относительно низкой плотностью за счет хаотичного распределения крупных молекул, между которыми образуются области с низкой плотностью или аморфной структурой. Химическая инертность, в особенности устойчивость к воздействию кислот, также является типичным свойством полимеров. Данное качество чрезвычайно полезно в некоторых промышленных приложениях, но оно ограничивает возможность применения к полимерам ряда традиционных методов обработок. Для модификации полимеров успешно применяется введение (нано) наполнителей, использование технологии облучения ионным и электронным пучками [9]. В одном из следующих подразделов проведены обзор и обсуждение литературы по данной теме.

1.2 Изнашивание полимеров

В большинстве случаев поверхность полимеров, используемых в качестве материала в парах трения (например, подшипников), изнашивается при контакте с более твердой поверхностью контртела. Использование твердой металлической сопряженной поверхности для трении о полимер продиктовано требованиями механической прочности, а также тем фактом, что полимеры более эффективны при использовании в контакте с металлическим контртелом, нежели при скольжении по другой полимерной поверхности. Основное свойство всех полимеров заключается в том, что при трении о более твердую поверхность на них формируется пленка фрикционного переноса, существенно влияющая на триботехнические характеристики полимеров [15].

В литературе выделяют три основных механизма изнашивания полимеров: абразивное, адгезионное и усталостное [16, 17].

Абразивное изнашивание вызвано наличием твердых выступов на контртеле и (или) твердых частиц, движущихся по поверхности полимера. Данный режим изнашивания имеет место, когда определяющим параметром при трении является шероховатость. В результате абразивного изнашивания

на поверхности появляются царапины, канавки и зазубрины; образующиеся в результате износа осколки (продукты износа) часто имеют форму тонкой стружки (подобно получаемой при машинной обработке), но гораздо меньшего размера. Большинство моделей абразивного изнашивания предусматривают описание геометрии неровностей, поскольку степень износа в значительной мере связана с формой и углом абразивных частиц, движущихся по поверхности [18]. Существует два различных режима изнашивания при воздействии абразивных частиц на пластический материал. Первый режим заключается в образовании пластичных канавок — пропахивании. Он имеет место в тех случаях, когда абразивная частица движется вершиной вперед, постоянно отодвигая материал в стороны и образуя гребни, примыкающие к возникающей канавке. В этом случае изношенный материал не удаляется с поверхности. Второй режим называется «резанием», поскольку он аналогичен механической микрообработке — весь смещенный частицей относительно изначального положения материал удаляется в виде стружки. Фактически, абразивное изнашивание заключается в «отрывании» небольших частиц материала, поэтому предел прочности на разрыв, усталостная прочность и твердость являются важными факторами, определяющими характеристики абразивного изнашивания полимера [19].

Механизм абразивного изнашивания. Ранее считалось, что абразивное изнашивание в результате действия абразивных частиц или неровностей аналогично воздействию на материал металлорежущим станком или напильником. Однако исследования поверхности под микроскопом установили, что режущее действие вызвано лишь наиболее острыми частицами, и в механизме износа косвенно действует множество других механизмов. Абразивные частицы или шероховатости могут отделять материал с поверхности за счет микрорезания, образования микроцарапин, удаления отдельных частиц [20] или стимулирования усталости материала в результате многократных деформаций, как показано на рис. 1.3.

Первый механизм, представленный на рис. 1.3, а, заключается в резании материала. Это стандартная модель изнашивания, при которой

абразивная частица с острыми краями или твердая неровность режет поверхность более мягкого материала. В результате резания материал удаляется с поверхности в виде продуктов износа. При изнашивании хрупкого материала, например, керамики, на поверхности может образоваться трещина (рис. 1.3,6). В данном случае продукты износа появляются в результате соединения трещин. Когда пластичный материал подвергается воздействию абразивной частицы с тупым концом, резания обычно не происходит, и поверхность износа подвергается многократной деформации (рис. 1.3, в). В данном случае продукты износа появляются в результате малоцикловой усталости материала. Последний механизм, представленный на рис. 1.3, г, заключается в отделении или удалении зерен (частиц) материала с поверхности. Данный механизм, в основном, характерен для керамических материалов с относительно слабыми связями между границами частиц. При таком воздействии зерно удаляется целиком в виде продукта износа.

-С=- Направление абразивного действия • Направление абразивного действия

__т л,/тг Л_

_____ ШяШШШШШШШшЯШШШШШшЯш

а) Резание б) Образование трещин

• Направление абразивного действия -£>- Направление абразивного действия

Многократные деформации при последовательном \ / ~~ к отделению

воздействии нескольких абразивных частиц

Зерно готово

в) Усталость от многократного г) Удаление зерна

пропахивания

Рис. 1.3. Механизм абразивного изнашивания: микрорезание, образование трещин, усталость материала и удаление зерна материала [20]

Режимы абразивного изнашивания. Характер абразивного изнашивания зависит от способа перемещения шероховатостей по поверхности износа. В литературе описаны два основных режима абразивного изнашивания:

• Истирание при контакте двух тел

• Истирание при контакте трех тел

Истирание при контакте двух тел

Истирание при контакте трех тел

Рис. 1.4. Режимы абразивного изнашивания при контакте двух и трех тел [20]

В качестве примера изнашивания при контакте двух тел можно привести воздействие шлифовальной бумаги на поверхность. Твердые шероховатости или жестко закрепленные абразивные частицы проходят по поверхности подобно режущему инструменту. При изнашивании при контакте трех тел незакрепленные абразивные частицы свободно перекатываются и скользят по поверхности. Режимы абразивного изнашивания при контакте двух и трех тел схематически представлены на рис. 1.4.

Два вышеописанных режима абразивного изнашивания ранее считались подобными, однако недавно были выявлены некоторые существенные различия [21]. Было установлено, что абразивное изнашивание при контакте трех тел протекает в десять раз медленнее, чем при контакте двух тел, поскольку в первом случае изнашивание протекает одновременно с прочими механизмами, например, адгезионным изнашиванием [22]. Было

установлено, что такое свойство, как твердость поверхности, в которую вдавливаются абразивные частицы, является важным при изнашивании в условиях контакта трех тел, но не в условиях контакта двух тел. Абразивное изнашивание при контакте двух тел во многом соответствует модели удаления материала «резанием», в то время как при абразивном изнашивании в условиях контакта трех тел задействованы более медленные механизмы разрушения материала, о которых пока известно достаточно мало [23]. По всей вероятности, подвергающийся изнашиванию материал удаляется многократным царапанием, как и при абразивном изнашивании в условиях контакта двух тел. При этом топография поверхности износа является нерегулярной, что предполагает постепенное удаление слоев с поверхности при многократном контакте с абразивными частицами [24].

Как упоминалось ранее, полимеры, несмотря на невысокую прочность, могут обладать удивительно высокой устойчивостью к абразивному изнашиванию в сравнении с металлами с аналогичной жесткостью [25]. Высокая износостойкость полимеров в целом объясняется тем, что в отличие от металлов они обладают хорошей устойчивостью к истиранию абразивными частицами с тупыми краями [26], а также не расщепляют абразивные частицы, образуя на них новые острые края. Показатели устойчивости пластиков к абразивному изнашиванию могут значительно изменяться при введении наполнителей и пластификаторов. Как правило, удается выявить оптимальное содержание объема вводимого наполнителя, при котором наблюдается минимальный износ материала. Данные характеристики также зависят от размера и свойств частиц наполнителей. Режимы абразивного изнашивания пластиков при контакте двух и трех тел существенно различаются. При абразивном изнашивании в условиях контакта двух тел, когда используется шлифовальная бумага, скорость износа линейно пропорциональна нагрузке, в то время как в условиях контакта трех тел изнашивание пластиков нелинейно зависит от

нагрузки. Причины подобных различий пока еще недостаточно полно исследованы [25].

Адгезионное изнашивание полимеров происходит при скольжении полимера по поверхности материала иного вида, например, металла, когда сила адгезионного сцепления, образующаяся между контактирующими материалами, превосходит силу сцепления между частицами полимера. В результате некоторая часть материала переносится на контртело, образуя пленку фрикционного переноса; другая часть материала износа удаляется из зоны трения в качестве продуктов износа [18]. Адгезионное изнашивание является результатом взаимного сдвига трущихся деталей. В данном режиме трения образуются адгезивные спайки, которые увеличиваются в размере и разрушаются. В своей работе В.А. Белый с коллегами отмечают, что перенос полимера является наиболее важной характеристикой адгезионного изнашивания материалов на полимерной основе [27]. Фрикционный перенос наблюдается почти на всех материалах. Последствия переноса материала могут быть разными [28-30]. Если небольшие частицы микронного размера переносятся с одной поверхности на другую, интенсивность износа изменяется незначительно. При определенных условиях тонкая пленка мягкого материала переносится на твердую сопряженную поверхность, например, полимер переносится на металл. Если перенесенная полимерная пленка непрерывно удаляется со стальной поверхности и образуется вновь, скорость износа увеличивается. В случае, когда пленка остается на месте, трение происходит между аналогичными материалами, что может привести к заеданию (схватыванию) деталей. Формирование слоя полимера на поверхности стали резко увеличивает силу трения, но показатель изнашивания меняется незначительно. Поскольку полимеры сцепляются с твердыми поверхностями за счет адсорбции [31], можно предположить, что адгезионный компонент силы трения зависит от абсорбирующей способности макромолекул. Иммобилизация их функциональных групп и

ограничение молекулярной подвижности может в значительной степени влиять на триботехнические свойства полимера.

Из-за отсутствия боковых групп и практически цилиндрической формы молекулы политетрафторэтилена (ПТФЭ) обеспечивается относительно свободное движение между молекулами при приложенном напряжении. Их структура состоит из слоев кристаллического материала, расположенных между относительно слабыми слоями аморфного материала. Данное свойство способствует деформации ПТФЭ и его расслоению [32]. Брусок ПТФЭ, контактирующий с более твердой поверхностью контртела, теряет несколько тонких слоев материала, за счет чего наблюдается низкий показатель трения, но высокая скорость износа [33, 34]. На рис. 1.5 представлено схематическое изображение процесса изнашивания ПТФЭ при трении скольжения.

Рис. 1.5. Механизм изнашивания и образования пленки фрикционного

Механизм образования пленки фрикционного переноса, аналогичный таковому в ПТФЭ, пока не наблюдался ни в одном другом синтезированном полимере. Для большинства полимеров и полимерных композитов характерен процесс «переноса фрагментов» при скольжении по твердой поверхности [35]. Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) и сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) являются исключением из этого правила [32]. Сходство их поведения с поведением ПТФЭ может быть

Адгезия между ПТФЭ Низкое сдвиговое напряжение, и металлом основы вызывающее отслоение,

обеспечивает более низкий коэффициент трения

Отслоение кристаллических слоев вне зависимости от ориентации

переноса ПТФЭ [15]

обусловлено «ровной формой молекул» или отсутствием боковых групп и изгибов в полимерной цепи [36]. Начальное трение ПТФЭ, СВМПЭ и ПЭНД, которое, по существу, определяется статическим коэффициентом трения, приблизительно на 50 % выше, чем кинетический коэффициент трения данных материалов [37]. Причиной данного расхождения, вероятно, является дополнительная сила, необходимая для образования пленки переноса. Механизм переноса фрагментов представлен на рис. 1.6. Показано, что фрагменты полимера удаляются с вершин выступов и остаются сцепленными с поверхностью контртела.

Средний диаметр таких фрагментов составляет приблизительно 1 мкм [37]. Поскольку диаметр пятна контакта является небольшим по сравнению с плоскостью пленки ПТФЭ, их способность выдерживать нагрузку в качестве пленки также мала. Такой вид пленки фрикционного переноса не способствует улучшению характеристик износостойкости контактирующих поверхностей при скольжении, и, фактически, большинство полимеров, для которых характерно образование таких переносимых фрагментов, не могут эффективно использоваться в качестве конструкционных материалов.

Адгезия между Кристаллиты, не смещенные

полимером и основой срезывающим усилием

Рис. 1.6. Механизм «переноса фрагментов», характерный для большинства

полимеров [15]

Зависимость особенностей изнашивания и образования пленки фрикционного переноса от характеристик контртела. При скользящем взаимодействии пары «полимер - металл» изнашивание полимера любого

вида во многом зависит от характеристик контртела, и его механические характеристики необходимо внимательно учитывать при конструировании узлов трения. Изнашивание полимера зависит от твердости, шероховатости и поверхностной энергии контртела.

Твердость контртела. Принято считать, что контртело должно быть намного тверже, чем полимер; обычно рекомендуют использовать закаленную сталь. Эта традиционная инженерная методика настолько широко распространена, что на протяжении многих лет данная концепция не проверялась экспериментально. Согласно общепринятому мнению, контртело должно быть достаточно твердым, чтобы истирание, вызванное случайными посторонними веществами, например, песком, не привело к появлению на нем шероховатостей и не подвергло бы полимер изнашиванию. В некоторых исследованиях характеристик изнашивания полимера использовалось контртело с показателем твердости 700 по Виккерсу, которое считается достаточно твердым и рекомендуется к использованию в большинстве случаев [38].

Шероховатость контртела. Шероховатость контртела оказывает комплексное влияние на износ полимера. Ранее предполагали, что в целях снижения истирания полимера шероховатость должна быть максимально низкой [38], однако более тщательное исследование показало, что для некоторых видов полимеров существует оптимальный показатель шероховатости. Износ достигает минимального значения при предельном уровне шероховатости, который можно практически реализовать в процессе производства [39]. Влияние шероховатости поверхности на скорость износа СВМПЭ, при трении по контртелу из нержавеющей стали, показано на рис. 1.7 [40]. Очевидно, что для средней и низкой скорости скольжения в диапазоне 1-5 м/с существует оптимальный показатель шероховатости поверхности, в то время как при более высоких скоростях на уровне приблизительно 10 м/с скорость износа практически не зависит от шероховатости поверхности. Зависимость от шероховатости исчезает из-за

того, что на высоких скоростях скольжения действует другой механизм

износа.

из X

г

-........|................... ч .....Т- - | .... | ... •

4 ^ Высокая скорость (10 м/с)

Заключение диссертации по теме «Материаловедение (по отраслям)», Наронгрит Сонджайтам

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На основании полученных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:

1. Показано, что введение частиц микронных размеров АЮ(ОН) и А12Оз в количестве 40 мас.% подавляет формирование однородной сферолитной структуры в СВМПЭ матрице. Это сопровождается существенным снижением степени кристалличности, предела прочности и величины удлинения до разрушения. Одновременно твердость по Шору/) композитов, наполненных твердыми микрочастицами различного размера, повышается, что вызывает возрастание сопротивления абразивному изнашиванию до десяти раз при введении АЮ(ОН) и до шестнадцати раз при наполнении А12Оз. Более крупные и твердые микрочастицы А12Оз в составе СВМПЭ обеспечивают большее повышение абразивной износостойкости и более высокое снижение предела прочности и удлинения до разрушения по сравнению с менее твердыми частицами меньшего размера АЮ(ОН).

2. Установлено, что введение в СВМПЭ нанонаполнителей (8Ю2, Си, АЮ(ОН), и УНВ) в количестве 0,5 мас.% приводит к увеличению степени кристалличности и сохранению сферолитной надмолекулярной структуры, как и для чистого СВМПЭ. При этом механические свойства уменьшаются в незначительной степени, а сопротивление изнашиванию частицами закрепленного абразива повышается не более чем в 1,8 раза. Показано, что повышение абразивной износостойкости нанокомпозитов связано не с модификацией структуры полимерной матрицы, а определяется взаимодействием частиц закрепленного абразива, полимерной матрицы и наполняющих ее наночастиц.

3. Показано, что структурная модификация нано- и микрокомпозитов на основе СВМПЭ введением ПЭНД, привитого малеиновым ангидридом и винилтриметаксисиланом (ПЭНД-прив-СМА и ПЭНД-прив-ВТМС), не изменяет тип надмолекулярной структуры, а механические свойства сохраняются на уровне немодифицированных композитов. С позиции сопротивления абразивному изнашиванию, условная химическая модификация позволяет несколько повысить износостойкость микрокомпозитов; в то же время для полимер-полимерных нанокомпозитов износостойкость остается на прежнем уровне.

4. Продемонстрировано, что в чистом СВМПЭ, а также исследованных микро- и нанокомпозитах на его основе в условиях граничной смазки (дистиллированная вода) при трении скольжения интенсивность изнашивания снижается на 50-60 %. Идентичность топографии и шероховатости поверхности трения образцов нанокомпозитов при сухом трении скольжения и в условиях граничной смазки позволяют оценивать роль наночастиц как ультрадисперсной смазочной среды, облегчающей проскальзывание контртела по образцу.

5. Показано, что введение в СВМПЭ до 20 мас.% микрочастиц «мягкой» керамики ГА сохраняет тип сферолитной надмолекулярной структуры, но с существенно меньшим размером сферолитов. При этом величины интенсивности изнашивания нано- и микрокомпозитов в условиях сухого трения скольжения являются сопоставимыми. В режиме граничной смазки интенсивность износа нано- и микрокомпозитов снижается практически вдвое по сравнению с сухим трением скольжения, независимо от размера частиц ГА.

17

6. Выявлено, что облучение пучком ионов азота с дозами 0,5-2x10 ион/см поверхности нанокомпозитов на основе СВМПЭ приводит к модификации надмолекулярной структуры в приповерхностном слое толщиной до 800 мкм, что сопровождается повышением нанотвердости, степени кристалличности и сопротивления изнашиванию при сухом трении скольжения. Максимальная износостойкость достигается при дозе облучения 0,5-2x1017 ион/см2, как для чистого СВМПЭ, так и для композитов на его основе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Наронгрит Сонджайтам, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. C.Z.Liu, J.Q. Wu, J.Q.Li, L.Q.Ren, J. Tong, A.D. Arnell, Tribologieal behaviours of PA/UHMWPE blend under dry and lubricating condition, Wear 260 (2006), p. 109-115.

2. Y. Xue, W. Wu, O. Jacobs, B. Schdel, Tribologieal behaviour of UHMWPE/HDPE blends reinforced with multi-wall carbon nanotubes, Polymer Testing, vol. 25 (2006), p. 221-229.

3. Hsien-Chang Kuo, Ming-Chang Jeng, The influence of injection molding on tribologieal characteristics of ultra-high molecular weight polyethylene under dry sliding, Wear 268 (2010), p. 803-810.

4. S.M. Kurtz. UHMWPE Biomaterials Handbook, Elsevier Ins., China,

2009.

5. T.M. McGloughlin, A.G. Kavanagh, Wear of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) in total knee prostheses: a review of key influences, Proc. Inst. Mech. Eng. H 214 (2000), p. 349-359.

6. A. Wang, A. Essner, V.K. Polineni, C. Stark, J.H. Dumbleton, Lubrication and wear of ultra-high molecular weight polyethylene in total joint replacements, Tribol. Int. vol. 31 (1998), p. 17-33.

7. S. Yoshinori, M. Teruo, C. Jian, Effect of synovia constituents on friction and wear of ultra-high molecular weight polyethylene sliding against prosthetic joint materials, Wear 216 (1998), p. 213-219.

8. Jin Tong, Yunhai Ma, Man Jiang, Effects of the wollastonite fiber modification on the sliding wear behavior of the UHMWPE composites, Wear 255 (2003), p. 734-741.

9. Kurtz S.M., Muratoglu O.K., Evans M.E., and Avram A., Advances in the processing, sterilization, and crosslinking of ultra-high molecular weight polyethylene for total joint arthroplasty, Biomaterials, 1999, №. 20, p. 1659-1688.

10. http://en.wikipedia.org/wiki/UHMWPE, (5 September 2010)

11. H. L. Stein. Tieona.P.E., Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE), Guide to Engineering Plastic Families: Thermoplastic Resins.

12. ISO 11542-1: Plastics - ultra high molecular weight polyethylene (PE-UHMW) moulding and extrusion materials - Part 1: Designation system and basis for specifications.

13. ASTMD 4020-00a: Standard Specification for ultra-high molecular weight polyethylene molding and extrusion materials.

14. The Lexicon Reference. www.UHWMPE.org, 3 July 2003.

15. Gwidon W. Stachowiak and Andrew W. Batchelor, Tribology Series 24, Engineering Tribology, Butterworth Heinemann, 1993.

16. I.V. Kragelskii, Friction and Wear, Elmsford: Pergamon Press, 1982.

17. S.Bahadur, The development of transfer layers and their role in polymer tribology, Wear 245 (2000), p. 92-99.

18. N.K. Myshkin and A.V. Kovalev, Adhesion and Friction of Polymers, in Polymer Tribology, editors: Sujeet K Sinha and Brian J Briscoe, Imperial College Press, 2009, p. 3-32.

19. Stichcomb W.W., AshburgN.E., Compos Mater Fatigue Fract 1993:5-34. ASTM (PCN) 04-011560-33 Philaldepheia.

20. M.V. Swain, Microscopic Observations of Abrasive Wear of Polycrystalline Alumina, Wear 35 (1975), p. 185-189.

21. N. Emori, T. Sasada and M. Oike, Effect of Material Combination in Rubbing Parts on Three Body Abrasive Wear, JSLE Transactions, vol. 30 (1985), p. 53-59.

22. T. Sasada, M. Oike and N Emori, The Effects of Abrasive Grain Size on the Transition Between Abrasive and Adhesive Wear, Wear 97 (1984), p. 291-302.

23. R.W. Johnson, The Use of the Scanning Electron Microscope to Study the Deterioration of Abrasive Papers, Wear 12 (1968), p. 213-216.

24. A. Misra and I. Finnie, A Classification of Three-Body Abrasive Wear and Design of a New Tester, ASTM Int. Conf. on Wear of Materials, 1979

Dearborn, Michigan, USA, editors: K.C. Ludema, W.A. Glaeser and S.K. Rhee, p. 313-318.

25. G.M. Bartenev and V.V. Laurentev, Friction and Wear of Polymers, Elsevier, Amsterdam, 1981.

26. J.K. Lancaster, Abrasive Wear of Polymers, Wear 14 (1969), p. 223-229.

27. V.A. Bely, A.I. Sviridenok, M.I. Petrokovets and V.G. Savkin, Friction and Wear in Polymer-Based Materials, Oxford, Pergamon Press, 1982.

28. K.R. Makinson and D. Tabor, Proc. Roy. Soc., 1964, №. A281, p. 49.

29. A.I. Sviridenok, V.A. Bely, V.A. Smurugov, and V.G. Savkin, A study of transfer in frictional interaction of polymers, Wear 25 (1973)., p. 301-308

30. K. Tanaka, Y. Uchiyama and S. Toyooka, The mechanism of wear of polytetrafluoroethylene, Wear 23 (1973), p. 153-172.

31. V.L. Vakula and L.M. Pritykin, Physical Chemistry of Polymer Adhesion, (Khimia, Moscow, 1984) (in Russian).

32. C.M. Pooley and D. Tabor, Friction and Molecular Structure: the Behaviour of some Thermoplastics, Proc. Roy. Soc., London, Series A, vol. 329 (1972), p. 251-274.

33. K. Tanaka, Effects of Various Fillers on the Friction and Wear of PTFE-Based Composites, in Composite Materials Science, editor: K. Friedrich, Elsevier, Amsterdam, 1986, p. 137-174.

34. K.R. Makinson and D. Tabor, The Friction and Transfer of Polytetrafluoro-ethylene, Proc. Roy. Soc., London, Series A, vol. 281 (1964), p. 49-61.

35. J.M. Thorpe, Tribological Properties of Selected Polymer Matrix Composites against Steel Surfaces, in Composite Materials Science, editor: K. Friedrich, Elsevier, Amsterdam, 1986, p. 89-135.

36. B. Briscoe, Wear of Polymers: an Essay on Fundamental Aspects, Tribology International, vol. 14 (1981), p. 231-243.

37. K. Tanaka and T. Miyata, Studies on the Friction and Transfer of Semi-Crystalline Polymers, Wear 41 (1977), p. 383-398.

38. A. Birkett and J.K. Lancaster, Counterface Effects on the Wear of a Composite Dry-Bearing Liner, Proc. JSLE Int. Tribology Conference, 8-10 July 1985, Tokyo, Japan, Elsevier, p. 465^70.

39. D. Dowson, J.M. Challen and J.R. Atkinson, The Influence of Counterface Roughness on the Wear Rate of Polyethylene, Proc. 3rd Leeds-Lyon Symposium on Tribology, Wear of Non-Metallic Materials, Sept. 1976, editors: D. Dowson, M. Godet and C.M. Taylor, Inst. Mech. Engrs. Publ., London, 1978, p. 99-102.

40. T.S. Barrett, G.W. Stachowiak and A.W. Batchelor, Effect of Roughness and Sliding Speed on the Wear and Friction of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene, Wear 153 (1992), p. 331-350.

41. T.A. Blanchett and F.E.Kennedy, The Development of Transfer Films in Ultra-High Molecular Weight Polyethylene/Stainless Steel Oscillatory Sliding, Tribology Transactions, vol. 32 (1989), p. 371-379.

42. P. Samyn, G. Schoukens and J. Quintelier, Scaling Effects in Tribology of Polymer, in Polymer Tribology, editors: Sujeet K Sinha and Brian J Briscoe, Imperial College Press, 2009, p. 74-75.

43. H. Endo and E. Marui, Effect of the specimen geometry on wear -combination of polyacetal (POM) and carbon steel for machine structures, Wear 258 (2005), p. 1525-1530.

44. M.J. Neale and M. Gee, Guide to Wear Problems and Testing for Industry (Professional Engineering Publishing Limited, St. Edmundsbury Press Ltd, Suffolk, 2000)

45. V.K. Jain and S. Bahadur, Material transfer in polymer-polymer sliding, Wear 46 (1978), p. 177-188.

46. J.H. Horng, M.L. Len and J.S. Lee, The contact characteristics of rough surfaces in line contact during running-in process, Wear 253 (2002), p. 899-913.

47. H.M. Hawthorne, On the role of interfacial debris morphology in a conforming contact tribosystem, Wear 149 (1991), p. 169-185.

48. M.G. Jacko, P.H.S. Tsang and S.K. Rhee, Wear debris compaction and friction film formation of polymer composites, Wear 133 (1989), p. 23-38.

49. J.K. Lancaster, J Lubrication Technology, 1997, vol. 2, p. 187.

50. J.R. Atkinson, K.J. Brown and D. Dowson, Wear of High Molecular Weight Polyethylene, Part 1: The Wear of Isotropic Polyethylene against Dry Steel in Unidirectional Motion, Transactions ASME, Journal of Lubrication Technology, vol. 100 (1978), p. 208-218.

51. I.V. Kragelskii, M.N. Dobychin and V.S. Kombalov, Friction and Wear Calculation Methods, Oxford, Pergamon Press, 1982.

52. S.P. Gubin, Yu.A. Koksharov, G.B. Khomutov and G.Yu. Yurkov, Russ. Chem. Rev., vol. 74 (2005), p. 489.

53. L.Yu and S.Bahadur, An investigation of the transfer film characteristics and the tribological behaviors of polyphenylene sulfide composites in sliding against tool steel, Wear 214 (1998), p. 245-251.

54. S.C. Cohen and D. Tabor, The Friction and Lubrication of Polymers, Proc. Roy. Soc., London, Series A, vol. 291 (1966), p. 186-207.

55. TanakaK., Friction and wear of semicrystalline polymers sliding against steel under water lubrication. Trans ASME J Lubricat Technol; vol. 102 (1980), p. 526-533.

56. Evans DC., Polymer-fluid interaction in relation to wear. In: Proceedings of the third Leeds-Lyon symposium on tribology, the wear of non-metallic materials. Mechanical Engineering Publication Ltd.; 1978. p. 47-55.

57. Lancaster JK., A review of the influence of environmental humidity and water on friction; Lubrication and wear. Tribol Int., vol. 23(1990), p. 371-389.

58. Lancaster JK., Lubrication of carbon fiber-reinforce polymers. Part 1: Water and aqueous solution. Wear 20 (1972); p. 315-333.

59. Yamada Y, Tanaka K., In: Friedrich K., editor. Friction and wear of polymer composites: volume 1, Amsterdam: Elsevier; 1986, p 137-174.

60. Dangsheng Xiong, Shirong Ge, Friction and wear properties of UHMWPE/AI2O3 ceramic under different lubricating conditions, Wear 250 (2001), p. 242-245.

61. B.J.Briscoe, S.K. Sinha, Wear of polymers. Proc. Inst. Mech. Eng. J. Eng. Tribol., vol. 216 (2002), p. 401^113.

62. Krasnov A.P., Gribova I.A., Chumavskaya A.N., Chemical structure of the polymers and tribochemical transformations in pure and filled systems. Friction and Wear (in Russian.), vol. 18 (1997), p. 258-279.

63. K.S. Morley, P.B. Web, N.V. Tokareva, A.P. Krasnov, V.K. Popov, J. Zhang, C.J. Roberts and S.M. Howdle, Synthesis and characterisation of advanced UHMWPE/silver nanocomposites for biomedical applications, European polymer, vol. 43 (2007), p. 307-314.

64. Kula P, Pietrasik R, Wendler B, Jakubowski K. The effect of hydrogen in lubricated frictional couples. Wear 212 (1997), p. 199-205.

65. Shyrokov V.V., Koval'chyk Yul. Features of simulation of a hydrophilic zone with regard for hydrogen wear in the process of friction. Mater Sci., vol. 34 (1998), p. 584-590.

66. V.N. Aderikha, V.A. Shapovalov, A.P. Krasnov, and Yu.M. Pleskachevskii, Effect of Aerosil Organophilization on Tribological Properties of Low-Filled UHMWPE Composites, J. Friction and Wear 29 (2008), p. 318-323

67. Anthony L. Andrady. Science and Technology of Polymer Nanofibers, John Wiley & Sons, Inc. 2008

68. Brian J. Briscoe and Sujeet K. Sinha, Tribological applications of polymers and their composites: Past, present and future prospects, in Tribology of polymeric nanocomposites by K. Friedrich and Alois K. Schlarb (ed. B.J. Briscoe), Elsevier, 2008, p. 1-14.

69. L. Yu, S. Bahadur and Q. Xue, An investigation of the friction and wear behaviors of ceramic particle filled polyphenylene sulfide composites. Wear 214 (1998), p. 54-63.

70. K. Zum Gahr. Microstructure and Wear of Materials. Elsevier. Amsterdam. (1987), p. 292.

71. G. Goufang, Y. Huayong and F. Xin, Tribological properties of kaolin filled UHMWPE composites in unlubricated sliding. Wear 256 (2004), p. 88-94.

72. Y. Zhang, J. Yu, C. Zhou, L. Chen, Z. Hu, Preparation, Morphology, and Adhesive and Mechanical Properties of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene/Si02 Nanocomposite Fibers. Polymer Composites, vol. 31 (2010), p. 684-690.

73. W. Wood, B. Li and W.H. Zhong. Influence of Phase Morphology on the Sliding Wear of Polyethylene Blends Filled with Carbon Nanofibers. Polymer Engineering and Science, vol. 50 (2010), p. 613-623.

74. G. Sui, W.H. Zhong, X. Ren, X.Q. Wang and X.P. Yang, Structure, mechanical properties, and friction behavior of UHMWPE/HDPE/carbon nanofibers. Mater. Chem. Phys., vol 115 (2009), p. 404-412.

75. X.Ren, X.Q.Wang, G. Sui, W.H. Zhong, M.A. Fuqua and C.A. Ulven, Effects of Carbon Nanofibers on Crystalline Structures and Properties of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene Blend Fabricated Using Twin-Screw Extrusion. J. Appl. Polym. Sci., vol. 107 (2008), p. 2837-2845.

76. J. Zhou and F. Yan, Effect of Polyethylene-graft-Maleic Anhydride as a Compatibilizer on the Mechanical and Tribological Behaviors of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene/Copper Composites, J Appl Polym Sci., vol. 93 (2004), p. 948-955.

77. L. Yu, S. Yang, H. Wang and Q. Xue, An investigation of the friction and wear behaviors of micrometer copper particle and nanometer copper particle filled polyoxymethylene composites. J. Appl. Polym. Sci. vol. 77 (2000), p. 24042410.

78. F. Li, K. Hu, J. Li, B. Zhao, The friction and wear characteristics of nanometer ZnO filled polytetrafluoroethylene, Wear 249 (2001), p. 877-882.

79. W.G. Sawyer, K.D. Freudenberg, P. Bhimaraj, L.S. Schadler, A study on the friction and wear behavior of PTFE filled with alumina nanoparticles, Wear 254 (2003), p. 573-580.

80. W.X.Chen, F.Li, G.Han, J.B. Xia, L.Y.Wang, J.P. Tu, Z.D. Xu, Tribological behavior of carbon-nanotube-filled PTFE composites. Tribol. Lett., vol. 15 (2003), p. 275-278.

81. M.Z. Rong, M.Q.Zhang, H.Liu, H. Zeng, B.Wetzel, K. Friedrich, Microstructure and tribological behavior of polymeric nanocomposites. Ind. Lubrication Tribol., vol. 53 (2001), p. 72-77.

82. B. Wetzel, F. Haupert, K. Friedrich, M.Q. Zhang, M.Z. Rong, Impact and wear resistance of polymer nanocomposites at low filler content. Polymer Eng. Sci., vol. 42 (2002), p. 1919-1927.

83. B. Wetzel, F. Haupert, M.Q. Zhang, Epoxy nanocomposites with high mechanical and tribological performance. Composites Sci. Technol., vol. 63 (2003), p. 2055-2067.

84. G. Shi, M.Q. Zhang, M.Z. Rong, B. Wetzel, K. Friedrich, Friction and wear of low nanometer Si3N4 filled epoxy composites, Wear 254 (2003), p. 784796.

85. M.Q. Zhang, M.Z. Rong, S.L. Yu, B. Wetzel, K. Friedrich, Effect of particle surface treatment on the tribological performance of epoxy based nanocomposites, Wear 253 (2002), p. 1086-1093.

86. M.Q.Zhang, M.Z. Rong, S.L. Yu, B.Wetzel and K. Friedrich, Improvement of tribological performance of epoxy by the addition of irradiation grafted nano-inorganic particles. Macromolecular Material Eng., vol. 287 (2002), p. 111-115.

87. M.Z. Rong, M.Q.Zhang, G.Shi, Q.L. Ji, B.Wetzel, K. Friedrich, Graft polymerization onto inorganic nanoparticles and its effect on tribological performance improvement of polymer composites. Tribol. Int., vol. 136 (2003), p. 697-707.

88. Q. Wang, J. Xu, W. Shen, W. Liu, An investigation of the friction and wear properties of nanometer Si3N4 filled PEEK, Wear 196 (1996), p. 82-86.

89. Q. Wang, Q. Xue, H. Liu, W. Shen, J. Xu, The effect of particle size of nanometer Zr02 on the tribological behaviour of PEEK, Wear 198 (1996), p. 216-219.

90. Q. Wang, Q. Xue, W. Shen, J. Zhang, The friction and wear properties of nanometer Zr02 filled polyetheretherketone. J. Appl. Polym. Sci., vol. 69(1998), p. 135-141.

91. Q.Wang, Q. Xue, W. Shen, The friction and wear properties of nanometer Si02 filled polyetheretherketone. Tribol. Int., vol. 130 (1997), p. 193.

92. Q. Wang, J. Xu, W. Shen, Q. Xue, The effect of nanometer SiC filler on the tribological behavior of PEEK. Wear 209 (1997), p. 316-321.

93. Q. Xue, Q. Wang, Wear mechanisms of polyetheretherketone composites filled with various kinds of SiC. Wear 213 (1997), p. 54-58.

94. P. Werner, V. Altstadt, - R. Jaskulka, O. Jacobs, J.K.W. Sandler, M.S.P. Shaffer, A.H. Windle, Tribological behaviour of carbon-nanofibre reinforced poly (ether ether ketone).Wear 257 (2004), p. 1006-1014.

95. H.B. Qiao, Q. Guo, A.G. Tian, G.L. Pan, L.B. Xu, A study on friction and wear characteristics of nanometer A1203/PEEK composites under the dry sliding condition. Tribol. Int., vol. 140 (2007), p. 105-110.

96. Y.S. Zoo, J.W. An, D.P. Lim, D.S. Lim, Effect of carbon nanotube addition on tribological behavior of UHMWPE. Tribol. Lett., vol. 16 (2004), p. 305.

97. S. Bahadur, C. Sunkara, Effect of transfer film structure, composition and bonding on the tribological behavior of polyphenylene sulfide filled with nano particles of Ti02, ZnO, CuO and SiC. Wear 258 (2005), p. 1411-1421.

98. C.J. Schwartz, S. Bahadur, Studies on the tribological behavior and transfer film-counterface bond strength for polyphenylene sulfide filled with nanoscale alumina particles. Wear 237 (2000), p. 261-273.

99. P. Bhimaraj, D.L. Burris, J. Action, W.G. Sawyer, C.G. Toney, R.W. Siegel, L.S. Schadler, Effect of matrix morphology on the wear and friction behavior of alumina nanoparticle/poly (ethylene) terephthalate composites. Wear 258 (2005), p. 1437-1443.

100. S.V. Panin, L. Kornienko, S. Wannasri, S. Piriyayon, T. Poowadin, L. Ivanova, S. Shilko and V. Sergeev, Influence of mechanical activation, ion implantation and filler type on formation of transfer film in tribounits of UHMWPE-based composites. Mechanics of Composite Materials, vol. 47 (2011), p. 513-520.

101. S.V. Panin, B.B. Ovechkin, S. Wannasri, S. Piriyayon, T. Poowadin, L.R. Ivanova, L.A. Kornienko, V.P. Sergeev, A.G. Tkachev, T.V. Fedorov, M. I. Lerner, S.P. Zhuravkov. Increasing wear resistance of UHMWPE based composite materials by adding micro- and nanomodifiers, mechanical activation, chemical modification and ion implantation // Proceedings of the Sino-Russia International conference on Material science 2009, Shenyang, China, (CD).

102. S.V. Panin, L.A. Kornienko, S. Wannasri, L.R.Ivanova and S.V. Shilko, Comparison of the efficiency of modification of UHMPE by nanofibers (C, AI2O3) and nanoparticles (Cu, SiÜ2) when obtaining antifriction composites. Journal of Friction and Wear, vol. 31(6). 2010, p. 460—468.

103. S.V. Panin, L.A. Kornienko, S. Wannasri, L.R.Ivanova and S.V. Shilko, Comparative analysis of the influence of nano- and microfillers of oxidized Al on the frictional-mechanical characteristics of UHMWPE, Journal of Friction and Wear, vol. 31(5). 2010, p. 371-377.

104. S.K. Sinha and B.J.Briscoe. Polymer Tribology. Imperial College Press. London. 2009, p. 428.

105. Neale MJ., Gee M., Guide to wear problems and testing for industry. New York, USA: William Andrew Publishing; 2001.

106. Standard terminology relating to wear and erosion, Annual book of standards, 03.02, ASTM, 1987, p. 243-250.

107. Bahadur S., ASM, J Lubr Tech 1978; 100:449.

108. Hailing J., ASM, J Lubr Tech 1983; 105:212.

109. Bolvari A.E., Gleen S.B., Abrasive wear of polymer composites. Eng Plast, vol. 9 (1996, p. 205-215.

110. Moore M.A., In: Rigney D.A, editor. Fundamentals of Friction and wear of materials. OH, USA: ASM metal Park; 1981.

111. SunN.P., Sin C.H., SakaN., Fundamentals of Tribology. USA: MIT Press; 1980. 493 pp.

112. Friedrich K., Reinicke P, Mech Compos Mater 1998 (34), p. 503-514.

113. Rabinowicz E., ASM, J Lubr Tech 1981; 103:188.

114. Bijwe J., Tewari U.S., Vasudevan P., Wear 132 (1989), p. 247-264.

115. Liu C, RenL, Arnell R.D., TongJ., Abrasive wear behavior of particle reinforced ultrahigh molecular weight polyethylene composites. Wear 225-229 (1999), p. 199-204.

116. ChandN., PandeyA., High stress abrasive wear study on fly-ash filled polypropylene/polystryrene blends. Metals Mater Process, vol. 12 (2000), p. 91-96.

117. Cirino M., Friedrich K., Pipes R.B., Evaluation of polymer composites for sliding and abrasive wear applications. Composites, vol. 19 (1988), p. 383-392.

118. Cirino M., Friedrich K., Pipes R.B., The abrasive wear behaviour of continuous fiber polymer composites. J Mater Sci., vol. 22 (1987), p. 235-247.

119. Lhymn C., Tempelmeyer K.E., Davis P.K., Abrasive wear of short fiber composites. Composites, vol. 16 (1985), p. 127-139.

120. Wang H.G., Qi Jian L., Li Pan B., Zhang J.Y., Yang S.R., Mechanical and tribological behaviour of polyamide66/UHMWPE blends. Polym Eng Sci., vol. 45 (2007), p. 738-744.

121. Friedrich K., In: Friedrich K., Pipes R.B., editors. Advances in Composite technology, vol. 8. Netherlands: Elsevier; 1993, p. 209-273.

122. Ramakrishna S., Biomedical applications of polymer composite materials. In: Hong CS., Kim CS., editors. Proc. Of the second Asian-Australasian

Conference on Composite Materials (ACCM-2000), Korea. Advanced Institute of Science and Technology: Korea, 2000. p. A431-A436.

123. S. Ramakrishna, J. Mayer, E. Wintermantel, Kam W. Leong., Biomedical applications of polymer composite materials: a review, Composites Science and technology, vol. 61 (2001), p. 1189-1224.

124. Xiong D.S., Gao Z, JinZ.M., Friction and wear properties of UHMWPE against ion implanted titanium alloy. Surface and Coatings Technology, vol. 201 (2007), p. 6847-6850.

125. OhtaM., Hyon S.H., Tsutumi S., Control of crystalline orientation to enhance the wear resistance of ultra-high molecular weight polyethylene crystallization cups for artificial joints. Wear 255 (2003), p. 1045-1050.

126. Cooper J.R., Dowson D, Fisher J., Macroscopic and microscopic wear mechanisms in ultra-high molecular weight polyethylene. Wear 162/164(1993), (part 1), p. 378-384.

127. KrzypowD.J., TimnaccM., Cyclic steady state stress strain behavior of UHMW polyethylene. Biomaterials, 2000, 21(20), p. 2081-2087.

128. Lei Xiong, Dang-sheng Xiong, Jia-bo Jin, Study on Tribological Properties of Irradiated Crosslinking UHMWPE Nano-Composite. Journal of Bionic Engineering, vol. 6 (2009), p. 7-13.

129. RenL.Q., Liu C.Z., Jiang M, TongJ, Zhao Y.G., Li J.Q., Characteristics and mechanism of abrasive wear of particle reinforced UHMWPE matrix composites. Tribology, vol. 17 (1997), p. 334-339. (in Chinese)

130. Lei Y, Guo J.L., Zhang Y.X., Characteristic analysis of nano-Al203 filled ultra-high molecular weight polyethylene composites worn surface. Lubrication Engineering, vol. 182 (2006), p. 65-67. (in Chinese)

131. Tong J., Ma Y.H., Arnell R.D., Ren L.Q., Free abrasive wear behavior of UHMWPE composites filled with wollastonite fibers. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 37 (2006), p. 38^45.

132. Li H., Huang C.Y., WangC.Y., Friction and wear properties of polypropylene, carbon Black, carbon fiber filled UHMWPE composite. Lubrication Engineering, vol. 32 (2007), p. 43^16. (in Chinese)

133. http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroxylapatite, (23 September 2012)

134. SilvaV.V., Fernando Z., Lameiras C., et al. Microstructural and mechanical study of zinconia-hydroxyapatite (ZH) composite ceramics for biomedical applications. Composites Science and Technology, vol. 61 (2001), p. 301-310.

135. Bonfield W., Grynpas M.D., TullyA.E., Bowman J., AbramJ., Hydroxyapatite reinforced polyethylene—a. mechanically compatible implant material for bone replacement. Biomaterials 1981; 2 (3), p. 185-196.

136. WangM., Joseph R., Bonfield W., Hydroxyapatite-polyethylene composites for bone substitution: effects of ceramic particle size and morphology. Biomaterials 1998; 19(24), p. 2357-2366.

137. WangM., Bonfield W., Chemically coupled hydroxyapatite-polyethylene composites: structure and properties. Biomaterials 2001; 22(11), p. 1311-1320.

138. SousaR.A., Reis R.L., CunhaA.M., Bevis M.J., Processing and properties of bone analogue biodegradable and bio inert polymeric composites. Compos Sci Technol., vol. 63 (2003), p 389^102.

139. Roeder R.K., SproulM.M., Turner C.H., Hydroxyapatite whiskers provide improved mechanical properties in reinforced polymer composites. J Biomed Mater Res Part A; 67A (3), (2003), p. 801-812.

140. Abu Bakar M.S., Cheang P, Khor K.A., Mechanical properties of injection molded hydroxyapatite-polyetheretherketone biocomposites. Compos Sci Technol., vol. 63 (2003), p. 421^125.

141. Cheang P., Khor K.A., Effect of particulate morphology on the tensile behaviour of polymer-hydroxyapatite composites. Mater Sci Eng A—Struct Mater Prop Microstruct Process, vol. 345 (2003), p. 47-54.

142. Liming Fang, YangLeng, Ping Gao, Processing and mechanical properties of HA/UHMWPE nanocomposites. Biomaterials 27 (2006), p. 37013707

143. Bonner M., Wardl.M., McGregor W., TannnerK.E., Bonfield W., 2001. Hydroxyapatite/polypropylene composite: A novel bone substitute material. J. Mater. Sci., vol 20 , p. 2049-2051.

144. Reis R.L., GranjaP.L, CunhaA.M., Impact behavior of UHMWPE/HA composites for orthopedic prostheses. Ottenbrite RM. Frontiers in Biomedical Polymer Applications. Lancaster: PA Technomic Publishing, 1998, p. 251-263.

145. CunhaA.M., Reis R.L., FerreiraF.G, et al., The influence of processing conditions on the mechanical behavior of UHMWPE/HA and PMMA/HA composites. Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 1994.

146. Liu Jin-long, Zhu Yuan-yuan, Wang Qing-liang, Ge Shi-rong, Biotribological behavior of ultra-high molecular weight polyethylene composites containing bovine bone hydroxyapatite. Journal of china university of mining & technology, vol. 18 (2008), p. 0606-0612.

147. R.J. Rodriguez., Ion bombardment treatments for metallic and polymeric bio-medical materials. Churchill College. Cambridge. UK. 10/10/2006

148. http://en.wikipedia.org/wiki/Ion_implantation (2 March 2011)

149. S. Ge, Q. Wang, D. Zhang, H. Zhu, D. Xiong, C. Huang and X. Huang, Friction and wear behavior of nitrogen ion implanted UHMWPE against Zr02 ceramic. Wear 255 (2003), p. 1069-1075.

150. C. Allen, A. Bloyce and T. Bell, The effect of ion implantation on the sliding wear behavior of ultra-high molecular weight polyethylene against an oxidised titanium alloy Ti-6A1-4V. Tribol Lett. Vol. 1 (1995), p. 35-38.

151. W. Liu, S. Yang, C. Li and Y. Sun, Friction and wear behaviors of nitrogen ion-implanted polyimide against steel. Wear 194 (1996), p. 103-106.

152. G.R.Rao, E.H. Lee, R. Bhattaeharya and A.W.MeCormiek, Wear properties of high energy ion-implanted polycarbonate. J. Mater. Res., vol. 10(1) (1995), p. 190-201.

153. X. Dangsheng and Z.M. Jin, Tribological properties of ion implanted UHMWPE against Si3N4 under different lubrication conditions. Surface and Coatings Technology, vol. 182 (2004), p. 149-155.

154. G. Xu et al., Oxygen ion implantation at 20 to 2000 keV into polysulfone for improvement of endothelial cell adhesion. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, vol. 19 (2000), p. 237-247.

155. H.Dong and T.Bell, State of the art overview: ion beam surface modification of polymers toward improving tribological properties. Surface and Coatings Technology, vol. 111 (1999), p. 29^10.

156. J. Chen, F. Zhu, H.Pan, J. Cao, D. Zhu, H. Xu, Q. Cai, J. Shen, L. Chen and Z. He, Surface modification of ion implanted ultra-high molecular weight polyethylene. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B.169 (2000), p. 26-30.

157. A. Valenza, A.M. Visco, L. Torrisi, N. Campo, Characterization of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) modified by ion implantation. Polymer, vol. 45 (2004), p. 1707-1715.

158. D.M. Bielinskia, P. Lipinskia, M. Urbaniakb and J. Jagielski, Influence of ion bombardment on tribological properties of UHMWPE. Tribol. Lett., vol. 23 (2006), p. 139-143.

159. O.N. Tretinnikov and Y. Ikada, Surface characterization of ion implanted polyethylene. J Polym Sci Part B: Polymer Physics, vol. 36 (1998), p. 715-725.

160. S. Wannasri, S.V. Panin, L.R. Ivanova, L.A. Kornienko, S. Piriyayon, Increasing wear resistance of UHMWPE by mechanical activation and chemical modification combined with addition of nanofibers. Procedia Engineering, vol. 01 (2009), p. 67-70.

161. S.V. Panin et al., Antifrictional composites based on chemically modified UHMWPE. Part 2. The Effect of nanofillers on the mechanical and

triboengineering properties of chemically modified UHMWPE. Journal of Friction and Wear, 2011. Vol. 32(4), p. 269-275.

162. S.V. Panin et al., Antifrictional Nanocomposites Based on Chemically Modified UHMWPE. Part 3. Comparison of Modification Effect of Compatibilizers on Mechanical and Tribotechnical Properties. Journal of Friction and Wear. 2012. Vol. 33(1), p. 47-52.

163. V.P. Sergeev, A.R. Sungatulin, O.V. Sergeev and M.V. Fedorischeva, Investigation of Resistance to Hydrogen Weares of 38HN3MFA Steel Modified by (Al+B) Ion Beams. Modification of materials with particle beams and plasma flows. Tomsk. Russia. (2010), p. 295-297.

164. S. Spiegelberg, Analytical Techniques for assessing the Effects of Radiation on UHMWPE. Cambridge Polymer Group, Inc., (2002), p. 1-10.

165. M.Veres, M. Fule, S. Toth, I. Pocsik, M. Koos, A. Toth, M. Mohai and I. Bertoti, Raman scattering of ultra-high molecular weight polyethylene treated by plasma-based ion implantation. Thin Solid Films, vol. 482 (2005), p. 211-215.

166. Witold Brostow, Mechanical properties, in: Physical properties of polymer handbook, 2nd ed., Ed. James E. Mark (Springer Science &Business Media, LLC, New York, 2007, p. 423^144.

167. BlauP.J., Budinski K.G., Development and use of ASTM standards for wear testing, Wear 225-229 (1999), p. 1159-1170.

168. B. Beake, S. Goodes et al., Micro Materials NanoTest User Manual Version 2.0. Wrexham. 2003. Micro Materials Ltd.

169. http://www.rhino3d.com

170. http://www.zygo.com/?sup=/resource/manuals.cgi?type=newview

171. S.M. Kurtz, C.L. Muhlstein and A.A. Edidin, Surface morphology and wear mechanisms of four clinically relevant biomaterials after hip simulator testing, J Biomed Mater Res, vol. 52 (2000), p. 447-459.

172. Neale MJ., Gee M., Guide to wear problems and testing for industry. New York, USA: William Andrew Publishing; 2001.

173. Nakanisi К., Infrakrasnye spektry i stroenie organicheskikh soedinenii (Infrared Spectra and the Structure of Organic Compounds), Moscow: Mir, 1965.

174. G.C.Papanicolaou, D. Bakos, The influence of the adhesion bound between matrix and filler on the tensile strength of particulate filled polymers, Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol. 11 (1992), p. 104-127.

175. C.Z.Liu, L.Q.Ren, M.Jiang, The wear mechanism of UHMWPE matrix composites, Tribology, vol. 26 (1997), p. 456-461.

176. Сомпонг Пирияон, Структура, механические и триботехнические свойства нанокомпозитов на основе условно химически модифицированного СВМПЭ, диссертация, Томск, Россия, 2012.

177. A. Pandey, Е. Jan, Р.В. Aswath, Physical and mechanical behavior of hot rolled HDPE/HA composites, Journal of Materials Sciences, vol. 41 (2006), p. 3369-3376.

178. Stepan S. Pesetskii, Sergei P. Bogdanovich and Nikolai K. Myshkin, Tribological behavior of polymer nanocomposites produced by dispersion of nanofillers in molten thermoplastics, in Tribology of Polymeric nanocomposites by K. Friedrich and Alois K. Schlarb (ed. B.J. Briscoe), Elsevier, 2008, p. 82-107

179. Liming Fang, Ping Gao, YangLeng, High strength and bioactive hydroxyapatite nano-particles reinforced ultrahigh molecular weight polyethylene, Composites: Part В 38 (2007), p. 345-351

180. M. Veres, M. Fule, S. Toth, I. Pocsik, M. Koos, A. Toth, M. Mohai and I. Bertoti, Raman scattering of ultra-high molecular weight polyethylene treated by plasma-based ion implantation. Thin Solid Films, vol. 482 (2005), p. 211-215.

181. J.R. Cooper, D. Dowson, J. Fisher, Macroscopic and microscopic wear mechanisms in ultra-high molecular weight polyethylene. Wear 162-164(1993), p. 378-384.

182. J. G. Lancaster, D. Dowson, G.H.Isaac, J.Fisher, The wear of ultrahigh molecular weight polyethylene sliding on metallic and ceramic

counterfaces representative of current femoral surfaces in joint replacement. Proc Inst Mech Eng H 211 (1997), p. 17-24.

183. J. Fisher, P. Firkins, E.A.Reeves, J.L. Hailey, G.H.Isaac, The influence of scratches to metallic counterfaces on the wear of ultrahigh molecular weight polyethylene. Proc Inst Mech Eng H 209 (1995), p. 263-264.

184. A. A. Besong, J.L. Hailey, E.Ingham, M.Stone, B.M. Wroblewski, J. Fisher, A study of the combined effects of shelf ageing following irradiation in air and counterface roughness on the wear of UHMWPE. Biomed Mater Eng, vol. 7(1997), p. 59-65.

185. C.B. Панин, Л.А.Корниенко, H. Соджайтам, и др. Разработка антифрикционных нанокомпозитов на основе химически модифицированного сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Часть 3: Сравнение модифицирующего действия компатибилизаторов на механические и триботехнические свойства// Трение и износ, 2012, Т. 33, №1, с. 62-68.

186. S.V. Panin, L.A. Kornienko, N. Sonjaitham, et.al. Wear-resistant ultra-high molecular weight polyethylene-based nano- and microcomposites for implants. Journal of Nanotechnology, Volume 2012, 7 pages.

187. С.В.Панин, Л.А.Корниенко, H. Сонджайтам, и др. Абразивное изнашивание микро и нанокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Часть 1. Композиты на основе СВМПЭ, наполненного микрочастицами окисленного алюминия// Трение и износ, 2012, Т. 33, №5,с. 265-271.

188. С.В. Панин, Л.А.Корниенко, Н. Соджайтам, и др. Сравнение износостойкости нано- и микрокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена для имплантатов// Трение и смазка в машинах и механизмах, 2012, № 7, с. 3-9.

189. Панин С.В., Корниенко Л.А., Сонджайтам Н., и др. Абразивное изнашивание микро и нанокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Часть 2. Композиты на основе СВМПЭ,

наполненного наночастицами и нановолокнами // Трение и износ, 2012, Т. 33, №6, С. 610-618.

190. C.B. Панин, JI.A. Корниенко, Н. Сонджайтам, и др. Исследование триботехнических характеристик в различных смазочных средах нано- и микрокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена для имплантатов. Трение и смазка в машинах и механизмах, 2012, №12. С. 26-32.