机械密封用材_2013.ppt

4-3 机械密封材料;⑴　机械密封端面（摩擦副）材料;强度;刚度;热性能参数、导热系数k和热膨胀系数α;热膨胀系数α：以多种方式影响着密封的性能。 由于存在轴向和径向的温度梯度，将影响端面的变形锥；同时，如果材料的轴向膨胀沿圆周方向是变化的，则密封端面将形成波形表面。 密封环和镶嵌环套的相对变形差，可能导致密封环的脱落，或镶嵌环套、密封环的碎裂。 给定温差下的热应力正比于αE，而αE影响着发生表面裂纹和整体热裂的敏感性。;耐腐蚀性能;摩擦学性能;低磨损率的获得: 一种是依靠端面的高硬度而耐磨损，即抗磨； 另一种则是依靠材料的自润滑、低摩擦而获得，即减摩。 自润滑特性是机械密封端面材料要求的一项特性，这是因为考虑到机器在启动时，密封界面尚未形成润滑液膜，或者密封件在接近介质沸点状态下操作时，润滑液膜会发生闪蒸而破坏，这时会产生瞬时的干摩擦。 ;设法改善端面的润滑状态，降低其摩擦和磨损一直是机械密封的主要发展方向。从材料角度考虑，不断出现了许多性能优异的摩擦副材料，如石墨材料、碳化硅陶瓷等；从结构上考虑，出现了许多结构设计方案及其冲洗、润滑方案；同时出现了气膜润滑或液膜润滑的非接触机械密封。;② 常用的端面摩擦副材料;石墨材料;石墨是机械密封中用量最大、应用范围最广的摩擦副组对材料。它具有许多优良的性能, 如良好的自润滑性和低的摩擦系数、优良的耐腐蚀性能，导热性好、线膨胀系数低、组对性能好，且易于加工、成本低。 机械密封用石墨一般是用焦炭粉和石墨粉（或炭黑）作基料，用沥青作粘结剂，经模压成型在高温下烧结而成。根据所用原料及烧结时间、烧结温度的不同，可以制成具有各种不同机械物理性能的烧结石墨，常见的有炭素石墨和石墨化石墨两种，两者除材料的组分不一样外，主要区别是石墨化石墨是烧结需经2400~2800℃的高温石墨化处理。;炭素石墨:简称炭（碳）石墨，又称为高强石墨、硬质石墨等，其特点是强度高、硬度大、耐磨损，但脆性大、导热系数低。它是机械密封常选的软环材料。 石墨化石墨:又称电化石墨、软质石墨，其特点是质软、强度低，自润滑性能好、加工容易。它适宜于介质清洁，但润滑性能差，或易产生干摩擦的工况，如轻烃介质。;烧结石墨在焙烧过程中，由于粘结剂中挥发物质产生挥发，粘结剂发生聚合、分解和炭化，从而出现10-30%的气孔。烧结石墨直接用作密封环会出现渗透性泄漏，且强度较低。因此，有必要进行浸渍处理以获得不透性石墨制品，并提高其强度。浸渍剂的性质决定了浸渍石墨的化学稳定性、热稳定性、机械强度和可应用温度范围。;目前常用的浸渍剂有合成树脂和金属两大类。当使用温度小于或等于170℃时，可选用浸合成树脂的石墨。常用的浸渍树脂有酚醛树脂、环氧树脂和呋喃树脂。酚醛树脂耐酸性好，环氧树脂耐碱性好，呋喃树脂耐酸性和耐碱性都较好，因此浸呋喃树脂石墨环应用最为普遍。当使用温度大于170℃时，应选用浸金属的石墨环，但应考虑所浸金属的熔点，耐介质腐蚀特性等。浸锑石墨是高温介质环境常选用的一种浸金属石墨。;碳石墨材料牌号及性能举例;硬质合金;硬质合金是一类依靠粉末冶金方法制造获得的金属碳化物。它依靠某些合金元素，如钴、镍、钢等，作为粘结相，将碳化钨、碳化钛等硬质相在高温下烧结粘合而成。硬质合金具有硬度高（HRA87-94）、强度大（其抗弯强度一般都在1400MPa以上）、导热系数高而线膨胀系数小，且具有一定的耐蚀能力。 机械密封摩擦副常用的硬质合金有： 钴基碳化钨（WC-Co）硬质合金、 镍基碳化钨硬质合金（WC-Ni）、 镍铬基（WC-Ni-Cr）碳化钨硬质合金、 钢结碳化钛硬质合金。;钴基碳化钨（WC-Co）硬质合金是机械密封摩擦副中应用最广的硬质合金。它以碳化钨为主体，钴为粘结相，用粉末冶金方法压制烧结而成。但金属钴易氧化，耐蚀性较差。;真蓟缓沂赚猪牵矩雷皱润缸潭亏揽惹毒湍砧惩纱柒乙疟惹惶绣触佩痞银边机械密封用材_2013机械密封用材_2013; 镍基碳化钨硬质合金（WC-Ni）、 镍铬基（WC-Ni-Cr）碳化钨硬质合金;镍基硬质合金、镍铬基硬质合金的性能;钢结碳化钛硬质合金;钢结硬质合金的主要特点是烧结成形后可以进行机械加工，然后在进行热处理。在硝酸、硫酸、氨水等介质中使用，有良好的耐腐蚀性能。但不耐强碱、盐酸和三氯化铁热溶液的腐蚀。;工程陶瓷;氧化铝（Al2O3)陶瓷;氧化铝陶瓷的主要成分是Al2O3和SiO2。 Al2O3超过60%的叫刚玉瓷。目前用作机械密封环较多的是95~99.8% Al2O3的刚玉陶瓷，分别被简称为95瓷和99瓷。纯度高的氧化铝陶瓷则硬度高、耐蚀能力强。Al2O3含量很高的刚玉陶瓷除氢氟酸和热浓碱外，对其它各种腐蚀性介质都十分耐蚀。刚玉瓷晶体结构致密，主要以离子键结合，键合力很强，从而具有很高的硬度，显示了优异的耐