高溫高速旋轉(zhuǎn)軸接觸式密封材料研制及其密封性能研究.pdf

1、航空發(fā)動機中的密封、軸承等典型摩擦學部件的滑動摩擦副需要工作在高速、高溫、低溫和高低溫交變等趨近當前材料使用極限的苛刻工作條件下，密封等摩擦副常因表面接觸應力過高、摩擦生熱加劇及潤滑失效而發(fā)生磨損加劇現(xiàn)象，從而導致密封失效。為了滿足航空發(fā)動機向著大推重比、高可靠性和長壽命的趨勢發(fā)展的需要，密封等零部件的材料特性及其結(jié)構(gòu)需要不斷的改進。因此，開展高速高溫復合材料摩擦學特性的研究，揭示苛刻工況下復合材料的增強規(guī)律和失效機理，以指導新材料的設

2、計和評價，發(fā)展航空摩擦學設計規(guī)范體系，對推動航空發(fā)動機密封技術(shù)的發(fā)展有重要理論和實際應用價值。
　　本文以小型高速發(fā)動機泵用接觸式動密封的高速高溫工況為背景，結(jié)合發(fā)動機封嚴密封介質(zhì)，完成密封材料配方設計，對密封材料在苛刻環(huán)境下的磨損行為進行試驗研究，研究填料、溫度、速度對密封材料的影響規(guī)律，優(yōu)化耐高溫高速密封材料配方；建立密封材料磨損模型，研究密封在不同潤滑狀態(tài)下唇口結(jié)構(gòu)、接觸特性的變化關系；建立密封泄漏模型，分析結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特

3、性對泄漏的影響，研究密封失效原因。
　　利用M-200摩擦磨損試驗機測試了復合材料在常溫低速干摩擦條件下的摩擦學性能，利用沖擊強度測量儀、邵氏D硬度計、拉伸試驗機測試了復合材料力學性能，通過對基本摩擦學和力學性能分析，初步確定了含有碳纖維、球形石墨和鱗片石墨的動密封材料配方及其成型工藝；研制了高速高溫滑動磨損試驗裝置，利用該試驗裝置，研究了線速度、溫度及增強體含量對復合材料磨損率的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)速度、溫度和鱗片石墨對磨損率有顯著影

4、響。
　　利用掃描電子顯微鏡分析了常溫低速、高速、高溫高速復合材料磨損表面形貌及斷口形貌，在此基礎上研究了增強體的增強機理，發(fā)現(xiàn)碳纖維提高了復合材料的強度和韌性，同時在高溫的條件下，能夠起到骨架、阻止基體軟化后流動的作用；球形石墨降低了復合材料的摩擦系數(shù)；鱗片石墨提高了復合材料的導熱性能，增強了復合材料的熱穩(wěn)定性，同時降低了材料基體之間的結(jié)合強度。
　　通過對Archard粘著磨損公式和基于分形理論的W-M磨損公式的分析，建