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(dòng)機(jī)中的密封、軸承等典型摩擦學(xué)部件的滑動(dòng)摩擦副需要工作在高速、高溫、低溫和高低溫交變等趨近當(dāng)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(guò)高、摩擦生熱加劇及潤(rùn)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(dòng)機(jī)向著大推重比、高可靠性和長(zhǎng)壽命的趨勢(shì)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(jìn)。因此，開(kāi)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(qiáng)規(guī)律和失效機(jī)理，以指導(dǎo)新材料的設(shè)

2、計(jì)和評(píng)價(jià)，發(fā)展航空摩擦學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范體系，對(duì)推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)密封技術(shù)的發(fā)展有重要理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以小型高速發(fā)動(dòng)機(jī)泵用接觸式動(dòng)密封的高速高溫工況為背景，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)密封介質(zhì)，完成密封材料配方設(shè)計(jì)，對(duì)密封材料在苛刻環(huán)境下的磨損行為進(jìn)行試驗(yàn)研究，研究填料、溫度、速度對(duì)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(rùn)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(duì)泄漏的影響，研究密封失效原因。
　　利用M-200摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)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(qiáng)度測(cè)量?jī)x、邵氏D硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了復(fù)合材料力學(xué)性能，通過(guò)對(duì)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(dòng)密封材料配方及其成型工藝；研制了高速高溫滑動(dòng)磨損試驗(yàn)裝置，利用該試驗(yàn)裝置，研究了線速度、溫度及增強(qiáng)體含量對(duì)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(duì)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?gòu)?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(qiáng)體的增強(qiáng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)碳纖維提高了復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)在高溫的條件下，能夠起到骨架、阻止基體軟化后流動(dòng)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(qiáng)了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，同時(shí)降低了材料基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。
　　通過(guò)對(duì)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