動(dòng)密封用C-C復(fù)合材料性能的研究.pdf

1、C/C復(fù)合材料具有低密度、高強(qiáng)度、耐高溫、優(yōu)良的導(dǎo)熱性、合適的摩擦系數(shù)和小的體積磨損，良好可加工性和可設(shè)計(jì)性等一系列優(yōu)異性能，作為飛機(jī)剎車(chē)材料的研究在國(guó)內(nèi)外均取得了較大的進(jìn)展，目前用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等密封裝置的材料開(kāi)發(fā)是其應(yīng)用的一個(gè)重要方面。由于石墨材料的強(qiáng)度低，開(kāi)孔率大，必須浸漬瀝青、樹(shù)脂或低熔點(diǎn)金屬才能使用，雖然目前還有一定的應(yīng)用市場(chǎng)，但是隨著液壓技術(shù)和動(dòng)力機(jī)械的飛速發(fā)展，對(duì)密封材料的要求越來(lái)越高，特別在一些高速、高溫、強(qiáng)腐蝕環(huán)境，石墨

2、已日漸難以適應(yīng)要求，而具有優(yōu)異性能的C/C復(fù)合材料正是在這些苛刻工況下工作的首選密封材料。目前對(duì)C/C復(fù)合材料的研究主要集中在飛機(jī)剎車(chē)方面，作為旋轉(zhuǎn)軸間密封材料的研究報(bào)道很少，而密封過(guò)程和剎車(chē)過(guò)程差別很大，對(duì)材料性能的要求也就相差很遠(yuǎn)，因此作者采用化學(xué)氣相滲透(CVI)、樹(shù)脂浸漬/炭化和CVI+樹(shù)脂浸漬/炭化三種增密工藝制備了幾種性能不同的C/C復(fù)合材料，并初步探討了C/C復(fù)合材料用于動(dòng)密封時(shí)的滑動(dòng)摩擦磨損性能、密封性能和腐蝕性能。

3、 研究了材料特性(增密工藝、材料密度、材料硬度和基體炭結(jié)構(gòu))和實(shí)驗(yàn)條件(載荷和時(shí)間)對(duì)C/C復(fù)合材料滑動(dòng)摩擦磨損行為的影響，結(jié)果表明：采用CVI+樹(shù)脂浸漬/炭化混合增密工藝制備的C/C復(fù)合材料具有優(yōu)異的滑動(dòng)摩擦磨損性能；高密度試樣摩擦系數(shù)低而穩(wěn)定，體積磨損量較??；硬度升高，體積磨損量減??；具有RL/SL熱解炭+樹(shù)脂炭混合基體結(jié)構(gòu)的C/C復(fù)合材料的摩擦系數(shù)低而穩(wěn)定，體積磨損量?。浑S載荷的增加，摩擦系數(shù)略有降低，體積磨損量增大；隨時(shí)間

4、延長(zhǎng)，摩擦系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定，磨損量不斷增加。與STM900石墨相比，C/C復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和體積磨損量均較低。SEM觀(guān)察表明：摩擦系數(shù)低而穩(wěn)定的試樣其摩擦表面存在較光滑完整的磨屑膜；摩擦性能差的試樣其摩擦表面上磨屑膜不完整，存在磨屑堆疊，基體炭與纖維分離，纖維翹曲的現(xiàn)象。 室溫靜壓滲漏試驗(yàn)與運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明：采用樹(shù)脂浸漬/固化處理的C/C復(fù)合材料可實(shí)現(xiàn)靜壓零泄漏；采用CVI處理試樣的泄漏量也較低，增加CVI處理時(shí)間可望實(shí)現(xiàn)靜

5、壓零泄漏。運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)后，C／C復(fù)合材料摩擦副仍維持原有的形狀，摩擦端面無(wú)剝落、裂紋、劃傷和壓痕現(xiàn)象，摩擦副整體無(wú)破壞痕跡。石墨試樣的磨損量較大，高密度C／C復(fù)合材料的磨損量較小。SEM觀(guān)察表明：密度高的C／C復(fù)合材料摩擦區(qū)光滑、平整，磨屑與液體介質(zhì)形成較好的邊界潤(rùn)滑狀態(tài)；石墨材料有磨粒磨損的痕跡。 同種C／C復(fù)合材料在室溫王水中單位面積的失重量最大；在同種腐蝕介質(zhì)中，增強(qiáng)纖維相同時(shí)，樹(shù)脂炭比熱解炭?jī)?yōu)先腐蝕，腐蝕速度也較快；在室溫