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保定碳化硅材料特性,適用于不同工況下的機(jī)械密封

發(fā)布時間:2022-01-13 16:41:23 人氣:134537 來源:

  碳化硅材料的優(yōu)點是:優(yōu)異的機(jī)械性能、耐腐蝕性和良好的摩擦學(xué)性能,因此它已在密封材料的許多領(lǐng)域得到開發(fā)和應(yīng)用。本文編輯整理了碳化硅的具體性,以滿足不同工況下保定機(jī)械密封產(chǎn)品應(yīng)用


  1、碳化硅在高密封介質(zhì)壓力保定機(jī)械密封中的應(yīng)用


  保定機(jī)械密封在高壓下工作時,密封面需要承受較大的載荷,這就要求密封材料必須具有較高的強(qiáng)度和剛度。否則,密封面會因壓力而變形,導(dǎo)致泄漏或迅速磨損,導(dǎo)致保定機(jī)械密封失效。碳化硅是一種高強(qiáng)度、高剛度、高彈性模量的材料。在高壓下不容易變形。同時,SiC的抗壓強(qiáng)度很高,如在大氣壓下燒結(jié)的SiC的抗彎強(qiáng)度為410MPa,而抗壓強(qiáng)度大于2800MPa,是抗彎強(qiáng)度的7倍。完全能承受高端應(yīng)力,滿足使用要求。


  2、碳化硅在高速保定機(jī)械密封中的應(yīng)用


  在高速工作狀態(tài)下,由于摩擦副的線速度較高,摩擦副的熱磨損和振動將是工作過程中面臨的一個重要問題。因此,作為一種旋轉(zhuǎn)密封材料,要求其具有高強(qiáng)度和低密度。這樣,高速運(yùn)轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)環(huán)產(chǎn)生的離心力較小,而由旋轉(zhuǎn)環(huán)引起的振動和偏航也較小,以保持密封面的穩(wěn)定配合。硬質(zhì)合金的密度比用于密封的硬質(zhì)合金小得多,彈性模量高,保證了高速條件下硬質(zhì)合金密封面不易變形和振動,保持了端面的穩(wěn)定和配合。由于碳化硅密度低、熱性能好、摩擦系數(shù)低,在高速旋轉(zhuǎn)密封材料中具有明顯的優(yōu)勢,因此廣泛應(yīng)用于保定機(jī)械密封硬環(huán)中。


  3、SiC在高溫保定機(jī)械密封中的應(yīng)用


  高溫容易引起摩擦副材料性能的變化,使密封面變形,硬度降低,導(dǎo)致保定機(jī)械密封壽命下降。因此,高溫密封材料的熱變形、高溫強(qiáng)度和耐磨性是選擇密封材料時應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素。碳化硅在高溫下具有很高的強(qiáng)度,例如,熱壓碳化硅的抗彎強(qiáng)度與常溫基本相同,因此不會出現(xiàn)類似于金屬的高溫蠕變現(xiàn)象,而且由于具有自潤滑性。在碳化硅陶瓷中,兩端轉(zhuǎn)動時不會發(fā)生粘著磨損,因此可以在高溫條件下使用碳化硅進(jìn)行保定機(jī)械密封。


  腐蝕磨損是腐蝕介質(zhì)中保定機(jī)械密封摩擦材料失效的主要形式。這種腐蝕作用很強(qiáng),會直接或迅速引起密封性能的變化。因此,應(yīng)根據(jù)密封介質(zhì)的特性選擇密封材料。碳化硅化學(xué)穩(wěn)定性好,耐腐蝕性強(qiáng),可用于各種腐蝕性酸堿介質(zhì)(部分耐腐蝕性見表)。

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  5、SiC在固體顆粒機(jī)械密封中的應(yīng)用


  在機(jī)械密封的實際應(yīng)用中,密封流體中往往含有固體顆粒,如待處理的廢水、某些海域的海水和一些容易結(jié)晶的物質(zhì)。


  6、碳化硅在干摩擦機(jī)械密封中的應(yīng)用


  通常,機(jī)械密封不希望出現(xiàn)干摩擦,但在某些情況下不可能完全避免干摩擦。例如,當(dāng)密封件的微凸體溫度開始接觸或由于其他原因時,流體力的增加和機(jī)械密封件上的間隙的減小將導(dǎo)致干摩擦;而且,大多數(shù)密封件是致密的。半干摩擦或干摩擦也可能在打開或停止密封時短暫發(fā)生。由于密封面干摩擦?xí)黾幽Σ料禂?shù),加劇磨損,導(dǎo)致密封圈燒損或熱應(yīng)力開裂,導(dǎo)致泄漏。因此,要求密封材料具有耐高溫和良好的摩擦學(xué)性能。碳化硅材料具有這種特性。熱壓碳化硅的性能在1600℃時不會衰減,在密封面旋轉(zhuǎn)摩擦過程中,在較低的溫度下,碳化硅中的石墨微??梢云鸬綕櫥饔?。即使在特殊的工作條件下,碳化硅也能完全滿足工作的需要。

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