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(xué)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(yīng)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(dǎo)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(fù)合材料摩擦學(xué)特性的研究，揭示苛刻工況下復(fù)合材料的增強規(guī)律和失效機理，以指導(dǎo)新材料的設(shè)

2、計和評價，發(fā)展航空摩擦學(xué)設(shè)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(yīng)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(shè)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(guān)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(fù)合材料在常溫低速干摩擦條件下的摩擦學(xué)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(fù)合材料力學(xué)性能，通過對基本摩擦學(xué)和力學(xué)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(fù)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(fù)合材料磨損表面形貌及斷口形貌，在此基礎(chǔ)上研究了增強體的增強機理，發(fā)現(xiàn)碳纖維提高了復(fù)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(fù)合材料的摩擦系數(shù)；鱗片石墨提高了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，增強了復(fù)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