1、1第四章第四章 密封材料密封材料教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 拓展學(xué)生知識(shí)面拓展學(xué)生知識(shí)面教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 無無 2第一節(jié)第一節(jié) 密封材料的選用原則密封材料的選用原則一、密封工作特點(diǎn)對(duì)材料的要求一、密封工作特點(diǎn)對(duì)材料的要求 耐蝕性：耐蝕性：能抵抗大多數(shù)介質(zhì)的腐蝕性，能抵抗大多數(shù)介質(zhì)的腐蝕性，且不易老化、溶脹；且不易老化、溶脹； 綜合機(jī)械性能：綜合機(jī)械性能：高的抗拉強(qiáng)度，良好的高的抗拉強(qiáng)度，良好的塑性，抗沖擊能力強(qiáng)，硬度適中，且彈塑性，抗沖擊能力強(qiáng)，硬度適中，且彈性模量較大；性模量較大； 耐磨性：耐磨性：耐磨，有自潤滑性，摩擦系數(shù)耐磨，有自潤滑性，摩擦系數(shù)??；小； 傳熱系數(shù)大傳熱系數(shù)大，熱膨脹系數(shù)小

2、，且能承受，熱膨脹系數(shù)小，且能承受溫度的波動(dòng)；溫度的波動(dòng)； 良好的良好的經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)加工性能，來源廣泛。加工性能，來源廣泛。3二、密封材料的耐磨性及其評(píng)定方法二、密封材料的耐磨性及其評(píng)定方法 耐磨性是密封材料應(yīng)該具備的主要性能。材耐磨性是密封材料應(yīng)該具備的主要性能。材料的耐磨性是指某種材料在一定的摩擦條件料的耐磨性是指某種材料在一定的摩擦條件下抵抗磨損的能力。材料硬度大，越耐磨，下抵抗磨損的能力。材料硬度大，越耐磨，材料的磨損率與它的硬度成反比，同時(shí)也與材料的磨損率與它的硬度成反比，同時(shí)也與它的減摩性成反比。因此它的減摩性成反比。因此不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為硬不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為硬材料比軟材料耐磨。材料比軟材料耐

3、磨。例如聚四氟乙烯、浸漬例如聚四氟乙烯、浸漬石墨。石墨。 材料的磨損特性并不是材料的固有特性，而材料的磨損特性并不是材料的固有特性，而是摩擦學(xué)系統(tǒng)的特性。因此材料的耐磨性必是摩擦學(xué)系統(tǒng)的特性。因此材料的耐磨性必定與工作條件有關(guān)，如載荷、速度、溫度、定與工作條件有關(guān)，如載荷、速度、溫度、材料性質(zhì)和潤滑狀態(tài)等等，撇開具體的環(huán)境材料性質(zhì)和潤滑狀態(tài)等等，撇開具體的環(huán)境去討論某種材料的耐磨性是沒有意義的。去討論某種材料的耐磨性是沒有意義的。4 材料的材料的耐磨性耐磨性通常以通常以磨損率的倒數(shù)來表示，磨損率的倒數(shù)來表示，即：即：W1式中式中 -材料耐磨性材料耐磨性 W-磨損率，即材料在單位時(shí)間或單位滑動(dòng)磨

4、損率，即材料在單位時(shí)間或單位滑動(dòng) 距離內(nèi)產(chǎn)生的磨損量距離內(nèi)產(chǎn)生的磨損量 相對(duì)耐磨性相對(duì)耐磨性來表示，來表示，它是試驗(yàn)材料與標(biāo)準(zhǔn)它是試驗(yàn)材料與標(biāo)準(zhǔn)（或參考）材料在相（或參考）材料在相同磨損條件下的耐磨同磨損條件下的耐磨性之比。性之比。tsststrWWWW 11 5三、密封材料的耐蝕性及其評(píng)定三、密封材料的耐蝕性及其評(píng)定1、金屬材料的耐蝕能力、金屬材料的耐蝕能力 介質(zhì)的性質(zhì)、溫度和壓力介質(zhì)的性質(zhì)、溫度和壓力 根據(jù)密封所處的介質(zhì)（氧化性或還原性）、根據(jù)密封所處的介質(zhì)（氧化性或還原性）、濃度（低、中、高）及介質(zhì)對(duì)腐蝕速度的影響。濃度（低、中、高）及介質(zhì)對(duì)腐蝕速度的影響。另外要考慮密封所處的溫度（高溫

5、或低溫）。另外要考慮密封所處的溫度（高溫或低溫）。密封所處的壓力（常壓、中壓、高壓還是真密封所處的壓力（常壓、中壓、高壓還是真空）?？眨?密封的類型與結(jié)構(gòu)密封的類型與結(jié)構(gòu) 根據(jù)密封的類型與結(jié)構(gòu)選擇材料，如內(nèi)裝根據(jù)密封的類型與結(jié)構(gòu)選擇材料，如內(nèi)裝式、外裝式。式、外裝式。 材料的價(jià)格與來源材料的價(jià)格與來源62、非金屬材料的耐蝕能力、非金屬材料的耐蝕能力 無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料耐蝕能力與化學(xué)成份、礦物質(zhì)組成、孔隙率、結(jié)構(gòu)耐蝕能力與化學(xué)成份、礦物質(zhì)組成、孔隙率、結(jié)構(gòu)類型（無定型或結(jié)晶型）以及腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，類型（無定型或結(jié)晶型）以及腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，其耐蝕性通常由耐酸度或耐堿度評(píng)定。其耐

6、蝕性通常由耐酸度或耐堿度評(píng)定。耐酸度：耐酸度：表示無機(jī)非金屬材料耐酸能力的指標(biāo)。表示無機(jī)非金屬材料耐酸能力的指標(biāo)。%10012 ggK g2-試驗(yàn)后重量，試驗(yàn)后重量，g1-原重原重7 有機(jī)非金屬材料有機(jī)非金屬材料種類種類a. 非金屬材料，如木材、炭精、石墨；非金屬材料，如木材、炭精、石墨；b. 塑料，如縮聚塑料、聚合塑料、瀝青混合物塑料，如縮聚塑料、聚合塑料、瀝青混合物等；等；c. 襯里及覆蓋層，如橡皮、涂料等；襯里及覆蓋層，如橡皮、涂料等；d. 膠凝材料，如酚醛膠泥；膠凝材料，如酚醛膠泥；8 有機(jī)非金屬材料有機(jī)非金屬材料耐蝕性耐蝕性a材料材料分子結(jié)構(gòu)為飽和，耐蝕性高。，不飽和的耐蝕性分子結(jié)構(gòu)

7、為飽和，耐蝕性高。，不飽和的耐蝕性較差；分子為立體結(jié)構(gòu)，耐蝕性好，線性結(jié)構(gòu)，較差；分子為立體結(jié)構(gòu)，耐蝕性好，線性結(jié)構(gòu)，耐蝕性較差；分子量越大越耐蝕。耐蝕性較差；分子量越大越耐蝕。b介質(zhì)介質(zhì)除氧化性介質(zhì)和有機(jī)溶劑外，耐酸、堿、鹽。除氧化性介質(zhì)和有機(jī)溶劑外，耐酸、堿、鹽。9四、密封材料的耐熱沖擊性能四、密封材料的耐熱沖擊性能耐熱沖擊性能表示材料抗熱沖擊的能力，它耐熱沖擊性能表示材料抗熱沖擊的能力，它是由耐熱沖擊系數(shù)體現(xiàn)出來的。耐熱沖擊能是由耐熱沖擊系數(shù)體現(xiàn)出來的。耐熱沖擊能力越大，越不容易產(chǎn)生熱裂。力越大，越不容易產(chǎn)生熱裂。對(duì)介質(zhì)溫度和對(duì)介質(zhì)溫度和PV值過高的場(chǎng)合，要選擇耐值過高的場(chǎng)合，要選擇耐熱

8、沖擊系數(shù)大的材料。耐熱沖擊系數(shù)可參看熱沖擊系數(shù)大的材料。耐熱沖擊系數(shù)可參看下表。下表。100.39聚四氟乙烯聚四氟乙烯590.9碳石墨（浸銻）碳石墨（浸銻）321.9碳石墨（浸酚醛樹脂）碳石墨（浸酚醛樹脂）145.2碳石墨（浸呋喃樹脂）碳石墨（浸呋喃樹脂）20.5金屬陶瓷金屬陶瓷（77%Cr,23% Al2O3）33.1Al2O3（99%）156.9179.3錫青銅錫青銅11.324.8斯太得合金斯太得合金142.7WC（YG-8）51.468.5C15高硅鑄鐵高硅鑄鐵77.03Cr13（油淬）（油淬）177.445（淬火回火）（淬火回火）ThSp（J/cmSec）密封材料密封材料表表4-1常

9、用密封摩擦副材料的耐熱沖擊系數(shù)常用密封摩擦副材料的耐熱沖擊系數(shù)11五、密封材料的種類及用途五、密封材料的種類及用途這類材料具有低的彈性模量，高泊桑比，在較低這類材料具有低的彈性模量，高泊桑比，在較低壓力作用下可獲得較大的彈性變形。主要用于軟壓力作用下可獲得較大的彈性變形。主要用于軟填料、成型寺料、墊片、油封等元件的主體材料。填料、成型寺料、墊片、油封等元件的主體材料。如石棉、橡膠、聚四氟乙烯及膨脹石墨等。如石棉、橡膠、聚四氟乙烯及膨脹石墨等。1、纖維及彈塑性體材料、纖維及彈塑性體材料2、抗磨及減摩材料、抗磨及減摩材料這類材料耐磨性好，或有減摩性。在較高這類材料耐磨性好，或有減摩性。在較高PV值

10、值下使用，耐熱、耐寒，導(dǎo)熱系數(shù)大，主要用于下使用，耐熱、耐寒，導(dǎo)熱系數(shù)大，主要用于機(jī)械密封、硬填料密封、間隙密封等的摩擦副機(jī)械密封、硬填料密封、間隙密封等的摩擦副元件。例不透性石墨、硬質(zhì)合金、陶瓷等。元件。例不透性石墨、硬質(zhì)合金、陶瓷等。12五、密封材料的種類及用途五、密封材料的種類及用途主要是用于制造要求較高的摩擦副材料，其它機(jī)主要是用于制造要求較高的摩擦副材料，其它機(jī)械零件也可使用。械零件也可使用。3、金屬及非金屬結(jié)構(gòu)材料、金屬及非金屬結(jié)構(gòu)材料4、油、脂及固體潤滑劑、油、脂及固體潤滑劑作為密封潤滑系統(tǒng)及作為軟填料的浸漬劑作為密封潤滑系統(tǒng)及作為軟填料的浸漬劑和添加劑。詳細(xì)情況參看表和添加劑。

11、詳細(xì)情況參看表4-2。13表表4-2密封材料種類及用途密封材料種類及用途高真空密封、高壓密封、低溫密高真空密封、高壓密封、低溫密封封金、銀、銦、鉭金、銀、銦、鉭貴金屬貴金屬墊片、軟填料、成型填料、活塞環(huán)、墊片、軟填料、成型填料、活塞環(huán)、機(jī)械密封，迷宮密封、間隙密封、機(jī)械密封，迷宮密封、間隙密封、動(dòng)力密封、防塵密封、全封閉密封動(dòng)力密封、防塵密封、全封閉密封碳鋼、鑄鐵、高硅鑄鐵、不銹鋼、碳鋼、鑄鐵、高硅鑄鐵、不銹鋼、高鉻鎳合金；銅、鋁、鉛、鋅、錫高鉻鎳合金；銅、鋁、鉛、鋅、錫及其合金及其合金黑色及有黑色及有色金屬色金屬機(jī)械密封機(jī)械密封碳化鎢、斯太利堆焊合金、碳化鎢、斯太利堆焊合金、RC耐耐磨合金、

12、鋼結(jié)硬質(zhì)合金磨合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金機(jī)械密封、硬填料、動(dòng)力密封、間機(jī)械密封、硬填料、動(dòng)力密封、間隙密封隙密封碳碳-石墨；氧化鋁瓷、滑石瓷、金石墨；氧化鋁瓷、滑石瓷、金屬陶瓷、氮化硅、碳化硅、碳化硼、屬陶瓷、氮化硅、碳化硅、碳化硼、噴涂陶瓷噴涂陶瓷墊片、軟填料墊片、軟填料膨脹石墨膨脹石墨碳石墨、碳石墨、工程陶瓷工程陶瓷墊片、成型填料；油封；軟填料、墊片、成型填料；油封；軟填料、硬填料、活塞環(huán)、機(jī)械密封、防塵硬填料、活塞環(huán)、機(jī)械密封、防塵密封件、全封閉密封件密封件、全封閉密封件合成橡膠、天然橡膠；氟塑料、尼合成橡膠、天然橡膠；氟塑料、尼龍、聚乙烯、酚醛塑料、氯化聚醚、龍、聚乙烯、酚醛塑

13、料、氯化聚醚、聚苯硫醚聚苯硫醚橡膠、塑橡膠、塑料料墊片、軟填料、防塵密封件、成型墊片、軟填料、防塵密封件、成型填料、油封、夾布橡膠密封件填料、油封、夾布橡膠密封件毛、氈、皮革；棉、麻、紙、軟木；毛、氈、皮革；棉、麻、紙、軟木；石棉；有機(jī)合成纖維、玻璃纖維、石棉；有機(jī)合成纖維、玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維碳纖維、陶瓷纖維動(dòng)、植、礦動(dòng)、植、礦物纖維及人物纖維及人造纖維造纖維用途用途材料名稱材料名稱種類種類14一、橡膠一、橡膠第二節(jié)第二節(jié) 高分子材料高分子材料1、橡膠的力學(xué)與熱性能、橡膠的力學(xué)與熱性能所有的高分子材料與金屬相比，強(qiáng)度低得多，力所有的高分子材料與金屬相比，強(qiáng)度低得多，力學(xué)性能受溫度的影響

14、很大。學(xué)性能受溫度的影響很大。對(duì)于橡膠，無論是否硫化，其結(jié)構(gòu)基本都是線型對(duì)于橡膠，無論是否硫化，其結(jié)構(gòu)基本都是線型的。線型高聚物分子結(jié)構(gòu)具有二種運(yùn)動(dòng)單元，一的。線型高聚物分子結(jié)構(gòu)具有二種運(yùn)動(dòng)單元，一種是大分子鏈的整體，另一種是鏈中的個(gè)別鏈段。種是大分子鏈的整體，另一種是鏈中的個(gè)別鏈段。線性高聚物在不同的范圍呈現(xiàn)出線性高聚物在不同的范圍呈現(xiàn)出玻璃態(tài)、高彈態(tài)、玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)粘流態(tài)三種不同的力學(xué)狀態(tài)。三種不同的力學(xué)狀態(tài)。152、橡膠的摩擦特性、橡膠的摩擦特性與其它高聚物一樣，在干的狀態(tài)下，剛性表面越與其它高聚物一樣，在干的狀態(tài)下，剛性表面越光滑，接觸面越大，粘著磨損增大。如果在濕的光滑，接觸

15、面越大，粘著磨損增大。如果在濕的狀態(tài)下，界面被一層很薄的液膜隔離，可以大大狀態(tài)下，界面被一層很薄的液膜隔離，可以大大降低粘著作用。另外，粗糙的表面相對(duì)光滑有表降低粘著作用。另外，粗糙的表面相對(duì)光滑有表面具有更大的粘著可能性。面具有更大的粘著可能性。163、橡膠的耐蝕性、橡膠的耐蝕性高聚物的腐蝕形式高聚物的腐蝕形式 一種形式是溶劑分子滲入材料內(nèi)部破壞大分一種形式是溶劑分子滲入材料內(nèi)部破壞大分子之間的次價(jià)鍵，產(chǎn)生溶解和溶脹；另一種形式子之間的次價(jià)鍵，產(chǎn)生溶解和溶脹；另一種形式是由于活性分子與大分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起大是由于活性分子與大分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起大分子鏈的主價(jià)鍵斷裂。分子鏈的主價(jià)鍵斷裂。

16、橡膠的耐蝕性橡膠的耐蝕性 一般不耐氧化性介質(zhì)，在醛、醚、酮等很多一般不耐氧化性介質(zhì)，在醛、醚、酮等很多溶劑中要發(fā)生溶脹和溶解，但在非氧化性酸、堿、溶劑中要發(fā)生溶脹和溶解，但在非氧化性酸、堿、鹽類溶液中有很高的化學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí)，它的腐鹽類溶液中有很高的化學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí)，它的腐蝕性隨溫度的升高，耐蝕性降低。蝕性隨溫度的升高，耐蝕性降低。174、密封用橡膠品種及適用范圍、密封用橡膠品種及適用范圍丁腈橡膠丁腈橡膠 丁二烯與丙烯腈的共聚物，抗石油、汽油和丁二烯與丙烯腈的共聚物，抗石油、汽油和酯族烴的能力是它的主要特點(diǎn)，且有較高好的耐酯族烴的能力是它的主要特點(diǎn)，且有較高好的耐磨、耐熱、抗老化性能，但不耐光

17、照，在芳香族磨、耐熱、抗老化性能，但不耐光照，在芳香族環(huán)烴和鹵代烴溶劑及有機(jī)酸、酮、胺、酯、醚中環(huán)烴和鹵代烴溶劑及有機(jī)酸、酮、胺、酯、醚中均不能使用。均不能使用。氟橡膠氟橡膠 含氟原子橡膠的總稱。具有優(yōu)良的耐熱和耐含氟原子橡膠的總稱。具有優(yōu)良的耐熱和耐腐蝕性能，良好的耐磨和抗撕裂性，但回彈及低腐蝕性能，良好的耐磨和抗撕裂性，但回彈及低溫性能較差。溫性能較差。18硅橡膠硅橡膠 有極好的耐熱性，在低溫下仍能保持良好的有極好的耐熱性，在低溫下仍能保持良好的抗磨性，適用溫度范圍寬，良好的抗氧化和耐候抗磨性，適用溫度范圍寬，良好的抗氧化和耐候性，但耐磨性及抗溶劑、油、酸、堿等介質(zhì)的性性，但耐磨性及抗溶劑

18、、油、酸、堿等介質(zhì)的性能差。能差。19二、聚四氟乙烯二、聚四氟乙烯1、PTEE的摩擦磨損特性的摩擦磨損特性在低負(fù)荷范圍，隨負(fù)荷的增大，表面分子間距離在低負(fù)荷范圍，隨負(fù)荷的增大，表面分子間距離減小，分子外圍的氟原子負(fù)電荷相斥作用增加，減小，分子外圍的氟原子負(fù)電荷相斥作用增加，分子內(nèi)聚力減弱，摩擦系數(shù)相應(yīng)降低，但分子間分子內(nèi)聚力減弱，摩擦系數(shù)相應(yīng)降低，但分子間距離的減小是有一定限度的，所以在高負(fù)荷下，距離的減小是有一定限度的，所以在高負(fù)荷下，摩擦系數(shù)將于恒定。摩擦系數(shù)將于恒定。當(dāng)速度當(dāng)速度v1.1cm/s時(shí)，摩擦系數(shù)很小，而當(dāng)速度達(dá)時(shí)，摩擦系數(shù)很小，而當(dāng)速度達(dá)到到0.54m/s時(shí)，摩擦系數(shù)為時(shí)，摩

19、擦系數(shù)為0.2左右。左右。而摩擦系數(shù)與溫度幾乎無關(guān)，從超低溫至而摩擦系數(shù)與溫度幾乎無關(guān)，從超低溫至PTEE的的熔點(diǎn)，摩擦系數(shù)幾乎不變，只有在表面溫度高于熔點(diǎn)，摩擦系數(shù)幾乎不變，只有在表面溫度高于熔點(diǎn)時(shí)，摩擦系數(shù)才會(huì)急劇增大。熔點(diǎn)時(shí)，摩擦系數(shù)才會(huì)急劇增大。20二、聚四氟乙烯二、聚四氟乙烯2、PTEE的耐蝕性的耐蝕性外圍原子是氟原子，表面具有高度惰性，對(duì)水和溶外圍原子是氟原子，表面具有高度惰性，對(duì)水和溶劑的滲透率都很小，因而幾乎不會(huì)發(fā)生其它高分子劑的滲透率都很小，因而幾乎不會(huì)發(fā)生其它高分子聚合物常見的溶解和溶脹。聚合物常見的溶解和溶脹。除熔融的堿金屬、無水氫氟酸、三氟化氯及元素氟除熔融的堿金屬、無

20、水氫氟酸、三氟化氯及元素氟在高溫及一定壓力下能破壞在高溫及一定壓力下能破壞PTEE外，對(duì)各種強(qiáng)酸、外，對(duì)各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、有機(jī)溶劑甚至沸騰的強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、有機(jī)溶劑甚至沸騰的“王水王水”都都有優(yōu)異的耐蝕性。有優(yōu)異的耐蝕性。21二、聚四氟乙烯二、聚四氟乙烯3、PTEE的力學(xué)與熱性能的力學(xué)與熱性能易出現(xiàn)高彈形變和塑性形變，服從虎克定律的彈易出現(xiàn)高彈形變和塑性形變，服從虎克定律的彈性變形只有在較低的應(yīng)力條件下才存在。性變形只有在較低的應(yīng)力條件下才存在。熱穩(wěn)定性是工程塑料中最突出的，其使用溫度范熱穩(wěn)定性是工程塑料中最突出的，其使用溫度范圍一般在圍一般在-180+250。但其線膨脹系數(shù)高，導(dǎo)熱。

21、但其線膨脹系數(shù)高，導(dǎo)熱性低。因此隨著溫度上升體積膨脹十分顯著，因性低。因此隨著溫度上升體積膨脹十分顯著，因而限制了而限制了PTEE的使用。的使用。22一、機(jī)械密封碳一、機(jī)械密封碳石墨一般性能（抗磨石墨）石墨一般性能（抗磨石墨）第三節(jié)第三節(jié) 碳碳石墨石墨1、生產(chǎn)方法、生產(chǎn)方法將炭質(zhì)材料（無煙煤、焦炭、石油焦等）粉將炭質(zhì)材料（無煙煤、焦炭、石油焦等）粉碎，加上瀝青、煤焦油捏合，再用水壓機(jī)成碎，加上瀝青、煤焦油捏合，再用水壓機(jī)成型，在型，在25003000，隔絕空氣燒結(jié)，就得，隔絕空氣燒結(jié)，就得到人造石墨。到人造石墨。232、物理機(jī)械性能、物理機(jī)械性能 非金屬材料中唯一能導(dǎo)電的材料，非金屬材料中唯一

22、能導(dǎo)電的材料，有較高的導(dǎo)熱性。有較高的導(dǎo)熱性。膨脹系數(shù)小，熱穩(wěn)定性高，能經(jīng)受溫度的劇烈變化，膨脹系數(shù)小，熱穩(wěn)定性高，能經(jīng)受溫度的劇烈變化，特別適合作傳熱設(shè)備。但耐溫受到浸漬材料的限制，特別適合作傳熱設(shè)備。但耐溫受到浸漬材料的限制，強(qiáng)度不太高，塑性差，質(zhì)脆，機(jī)械加工性能好。在強(qiáng)度不太高，塑性差，質(zhì)脆，機(jī)械加工性能好。在空氣中的最高使用溫度為空氣中的最高使用溫度為400，在還原性或惰性，在還原性或惰性氣氛里，可達(dá)氣氛里，可達(dá)3000。 石墨由于孔隙率很大（石墨由于孔隙率很大（30%），不能用作獨(dú)立的構(gòu)），不能用作獨(dú)立的構(gòu)造材料。用各種合成樹脂（其它金屬、非金屬也可）造材料。用各種合成樹脂（其它金屬

23、、非金屬也可）將石墨浸漬消除孔隙率，這樣得到的石墨稱為不透將石墨浸漬消除孔隙率，這樣得到的石墨稱為不透性石墨，浸漬后孔隙率大為減少，機(jī)械強(qiáng)度增加，性石墨，浸漬后孔隙率大為減少，機(jī)械強(qiáng)度增加，而導(dǎo)熱性并不降低。主要可車、鋸、鉆孔和套絲扣，而導(dǎo)熱性并不降低。主要可車、鋸、鉆孔和套絲扣，但不能焊接、鑄造和壓力加工。但不能焊接、鑄造和壓力加工。243、摩擦磨損特性、摩擦磨損特性 碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，結(jié)合力較大，較穩(wěn)定。碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，結(jié)合力較大，較穩(wěn)定。石墨本身有一定的自潤滑性能和優(yōu)良的減摩性。石墨本身有一定的自潤滑性能和優(yōu)良的減摩性。當(dāng)石墨與金屬對(duì)磨時(shí)摩擦系數(shù)為當(dāng)石墨與金屬對(duì)磨時(shí)摩擦系數(shù)為0.0

24、40.05（無（無腐蝕情況）。腐蝕情況）。 除強(qiáng)氧化性介質(zhì)（如硝酸、濃度除強(qiáng)氧化性介質(zhì)（如硝酸、濃度60%以上的鉻以上的鉻酸、發(fā)煙硫酸、溴、氟和過氧化氫等）中會(huì)軟酸、發(fā)煙硫酸、溴、氟和過氧化氫等）中會(huì)軟化、膨脹，對(duì)各種酸、堿、鹽和有機(jī)化合物具化、膨脹，對(duì)各種酸、堿、鹽和有機(jī)化合物具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性。有很高的化學(xué)穩(wěn)定性。25二、膨脹石墨及碳纖維密封材料二、膨脹石墨及碳纖維密封材料1、膨脹石墨的性能與應(yīng)用、膨脹石墨的性能與應(yīng)用 膨脹石墨又稱柔性石墨，可撓性石墨。它是膨脹石墨又稱柔性石墨，可撓性石墨。它是以天然石墨為原料，經(jīng)凈化處理后浸入化學(xué)以天然石墨為原料，經(jīng)凈化處理后浸入化學(xué)處理劑中，加熱至處

25、理劑中，加熱至100，使石墨粒子被篩劑，使石墨粒子被篩劑充分潤濕；用水冼凈，于加熱爐中升溫至充分潤濕；用水冼凈，于加熱爐中升溫至1000左右，使進(jìn)入石墨粒層間的硫酸氫基左右，使進(jìn)入石墨粒層間的硫酸氫基和水分發(fā)生爆炸性的分解，氣化，造成石墨和水分發(fā)生爆炸性的分解，氣化，造成石墨層間急劇膨脹，晶體沿某方向的距離可比原層間急劇膨脹，晶體沿某方向的距離可比原來擴(kuò)大來擴(kuò)大100300倍，最后用一般模壓、輥壓或倍，最后用一般模壓、輥壓或沖壓的方法制成板狀、帶狀及填料環(huán)等各種沖壓的方法制成板狀、帶狀及填料環(huán)等各種規(guī)格的制品。規(guī)格的制品。261、膨脹石墨的性能與應(yīng)用、膨脹石墨的性能與應(yīng)用 膨脹石墨既有普通石墨

26、的優(yōu)良熱穩(wěn)定性、高膨脹石墨既有普通石墨的優(yōu)良熱穩(wěn)定性、高導(dǎo)熱率和耐蝕性，同時(shí)又具有獨(dú)特的可壓縮導(dǎo)熱率和耐蝕性，同時(shí)又具有獨(dú)特的可壓縮性和回彈性。主要用在閥、泵以及各種化工性和回彈性。主要用在閥、泵以及各種化工設(shè)備上的密封墊片和填料中，在磨損后仍具設(shè)備上的密封墊片和填料中，在磨損后仍具有一定的回彈能力，可自動(dòng)補(bǔ)償徑向間隙，有一定的回彈能力，可自動(dòng)補(bǔ)償徑向間隙，保持良好的密封狀態(tài)。保持良好的密封狀態(tài)。 膨脹石墨的晶體由于膨脹的結(jié)果，其層間距膨脹石墨的晶體由于膨脹的結(jié)果，其層間距離比天然石墨的理論值增大了幾十倍甚至上離比天然石墨的理論值增大了幾十倍甚至上百倍，使得層間本來就很弱的范德華力進(jìn)一百倍，使

27、得層間本來就很弱的范德華力進(jìn)一步減弱。因此極易產(chǎn)生切變滑移，即它的強(qiáng)步減弱。因此極易產(chǎn)生切變滑移，即它的強(qiáng)度很低。度很低。27 碳纖維是以各種天然纖維或人造纖維為原料，通碳纖維是以各種天然纖維或人造纖維為原料，通過梳理、預(yù)氧化、碳化等步驟制成。主要用聚丙過梳理、預(yù)氧化、碳化等步驟制成。主要用聚丙烯腈作原料。原料以一般紡織機(jī)將纖維梳整成卷烯腈作原料。原料以一般紡織機(jī)將纖維梳整成卷后，置于后，置于210230的恒溫加熱爐中進(jìn)行預(yù)氧化，的恒溫加熱爐中進(jìn)行預(yù)氧化，然后在惰性氣氛中于然后在惰性氣氛中于10001100的高溫下進(jìn)行碳的高溫下進(jìn)行碳化，最后需在化，最后需在20003000下經(jīng)過石墨化處理。下

28、經(jīng)過石墨化處理。 具有很高的比強(qiáng)度和比剛度和優(yōu)良的導(dǎo)熱性、耐具有很高的比強(qiáng)度和比剛度和優(yōu)良的導(dǎo)熱性、耐蝕性和減摩性，用于閥門、往復(fù)泵、離心泵，尤蝕性和減摩性，用于閥門、往復(fù)泵、離心泵，尤其在高溫、超低溫條件下的應(yīng)用顯示出良好的密其在高溫、超低溫條件下的應(yīng)用顯示出良好的密封效果，比普通石棉材料的使用壽命可提高封效果，比普通石棉材料的使用壽命可提高510倍。但成本較高，適宜工況苛刻的場(chǎng)合。倍。但成本較高，適宜工況苛刻的場(chǎng)合。2、碳纖維材料、碳纖維材料28一、碳鋼和普通鑄鐵一、碳鋼和普通鑄鐵第四節(jié)第四節(jié) 金屬及其合金金屬及其合金1、耐蝕性、耐蝕性2、耐磨性、耐磨性在非氧化性酸中發(fā)生析氫腐蝕；在水中構(gòu)

29、成微電在非氧化性酸中發(fā)生析氫腐蝕；在水中構(gòu)成微電池或氧的濃差電池而發(fā)生吸氧腐蝕，在中性鹽溶池或氧的濃差電池而發(fā)生吸氧腐蝕，在中性鹽溶液中發(fā)生吸氧腐蝕。在液中發(fā)生吸氧腐蝕。在PH9.5重量百分比濃度不重量百分比濃度不超過超過30%的堿溶液中是耐蝕的，在高溫的熔融堿的堿溶液中是耐蝕的，在高溫的熔融堿中遭到強(qiáng)烈腐蝕。在濃的強(qiáng)氧化性介質(zhì)內(nèi)可鈍化，中遭到強(qiáng)烈腐蝕。在濃的強(qiáng)氧化性介質(zhì)內(nèi)可鈍化，在高溫氣體中發(fā)生化學(xué)腐蝕。在高溫氣體中發(fā)生化學(xué)腐蝕。此類材料有良好的減摩性，故較耐磨。此類材料有良好的減摩性，故較耐磨。29二、硅鑄鐵二、硅鑄鐵1、耐蝕性、耐蝕性2、耐磨性、耐磨性在氫氟酸、氟化物、堿、鹵素、三氯化鐵

30、、亞硫在氫氟酸、氟化物、堿、鹵素、三氯化鐵、亞硫酸、次氯酸鹽和王水中會(huì)受到強(qiáng)烈腐蝕，在任何酸、次氯酸鹽和王水中會(huì)受到強(qiáng)烈腐蝕，在任何濃度和溫度的硫酸、硝酸、室溫鹽酸、磷酸、醋濃度和溫度的硫酸、硝酸、室溫鹽酸、磷酸、醋酸、蟻酸及各種有機(jī)酸中均可使用，在各種鹽類酸、蟻酸及各種有機(jī)酸中均可使用，在各種鹽類溶液和有機(jī)介質(zhì)中穩(wěn)定性也很高。溶液和有機(jī)介質(zhì)中穩(wěn)定性也很高。它的硬度大，質(zhì)脆，耐磨性較好。但物理、它的硬度大，質(zhì)脆，耐磨性較好。但物理、機(jī)械性能差，機(jī)械強(qiáng)度低，熱裂傾向大。機(jī)械性能差，機(jī)械強(qiáng)度低，熱裂傾向大。30三、不銹鋼三、不銹鋼1、耐蝕性、耐蝕性2、耐磨性、耐磨性優(yōu)良的耐蝕性能，主要原因是加入了

31、更易鈍化的優(yōu)良的耐蝕性能，主要原因是加入了更易鈍化的合金元素鉻、鎳、鉬，在氧化性介質(zhì)中耐蝕，在合金元素鉻、鎳、鉬，在氧化性介質(zhì)中耐蝕，在水、大氣、中性鹽、微酸性中耐蝕，在溫度不高，水、大氣、中性鹽、微酸性中耐蝕，在溫度不高，濃度不高的堿中耐蝕。濃度不高的堿中耐蝕。 奧氏體不銹鋼較軟，不宜作摩擦副材料，一般奧氏體不銹鋼較軟，不宜作摩擦副材料，一般采用沉淀化不銹鋼，經(jīng)熱處理后獲得較高硬度，采用沉淀化不銹鋼，經(jīng)熱處理后獲得較高硬度，耐磨性好。耐磨性好。31一、一、WC硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金第五節(jié)第五節(jié) 金屬的碳化物及工程陶瓷金屬的碳化物及工程陶瓷1、WC硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 常用的

32、常用的WC是由是由WC粉與鈷粉按一定比例粉與鈷粉按一定比例混合后，再摻入石蠟或橡膠漿成型劑，混合后，再摻入石蠟或橡膠漿成型劑，經(jīng)壓制燒結(jié)而成。經(jīng)壓制燒結(jié)而成。WC的熔點(diǎn)約的熔點(diǎn)約2700，因此燒結(jié)過程主要依靠鈷熔融將因此燒結(jié)過程主要依靠鈷熔融將WC粉粒粉粒連接成一體。連接成一體。32 WC-Co合金的硬度基本上取決于碳化物，而合金的硬度基本上取決于碳化物，而韌性則主要取決于粘結(jié)金屬。一般合金中的韌性則主要取決于粘結(jié)金屬。一般合金中的粘結(jié)金屬鈷量愈高，則標(biāo)志著合金韌性的抗粘結(jié)金屬鈷量愈高，則標(biāo)志著合金韌性的抗彎強(qiáng)度愈高，但硬度降低。用于制造機(jī)械密彎強(qiáng)度愈高，但硬度降低。用于制造機(jī)械密封環(huán)的封環(huán)的

33、WC-Co合金，最常用的合金，最常用的Co含量為含量為6%、8%、15%及及3%（對(duì)應(yīng)牌號(hào)為（對(duì)應(yīng)牌號(hào)為YG6、YG8、YG15及及YG3）。）。 WC-Co合金強(qiáng)度高，線膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性合金強(qiáng)度高，線膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好，熱裂傾向小，適宜于高好，熱裂傾向小，適宜于高PV值條件和含有值條件和含有固體顆粒的場(chǎng)合。它與碳固體顆粒的場(chǎng)合。它與碳石墨組對(duì)，具石墨組對(duì)，具有良好的摩擦相容性，一般只發(fā)生在碳材料有良好的摩擦相容性，一般只發(fā)生在碳材料的表面，碳化鎢的磨損非常輕微。的表面，碳化鎢的磨損非常輕微。33 WC-Co耐蝕性主要取決于耐蝕性主要取決于Co，因?yàn)?，因?yàn)閃C除了除了在濃在濃HNO3和濃熱

34、堿中會(huì)形成可溶性腐蝕產(chǎn)和濃熱堿中會(huì)形成可溶性腐蝕產(chǎn)物外，在其它酸、堿、鹽中具有很高的化學(xué)物外，在其它酸、堿、鹽中具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性，而Co的性質(zhì)類似的性質(zhì)類似Ni，在堿中有足夠，在堿中有足夠的穩(wěn)定性，但不耐鹽酸、氧化性酸和含氧化的穩(wěn)定性，但不耐鹽酸、氧化性酸和含氧化劑的溶液。所以劑的溶液。所以WC-Co合金主要適用于中性合金主要適用于中性和微酸性溶液、海水、堿溶液（除熱濃堿外）和微酸性溶液、海水、堿溶液（除熱濃堿外）以及有機(jī)溶劑。以及有機(jī)溶劑。 同樣，用其它的金屬或非金屬代替同樣，用其它的金屬或非金屬代替Co，仍能，仍能形成形成WC硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金。 342、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬

35、質(zhì)合金 以鐵粉、鋼粉或中間合金等粉末為粘結(jié)相，以鐵粉、鋼粉或中間合金等粉末為粘結(jié)相，碳化伏或碳化鎢為硬質(zhì)相，采用粉末冶金方碳化伏或碳化鎢為硬質(zhì)相，采用粉末冶金方法制備。法制備。 在淬火狀態(tài)下有很高硬度，其耐磨性與高鈷在淬火狀態(tài)下有很高硬度，其耐磨性與高鈷含量的硬質(zhì)合金相當(dāng)。與其它材料相對(duì)摩擦含量的硬質(zhì)合金相當(dāng)。與其它材料相對(duì)摩擦?xí)r摩擦系數(shù)很低，不易發(fā)生嚴(yán)重的粘著磨損。時(shí)摩擦系數(shù)很低，不易發(fā)生嚴(yán)重的粘著磨損。 具有高彈性模量、高強(qiáng)度和較好的韌性的綜具有高彈性模量、高強(qiáng)度和較好的韌性的綜合特征。耐蝕性主要取決于鋼基體的類型，合特征。耐蝕性主要取決于鋼基體的類型，如果選擇耐蝕的鋼或合金作粘結(jié)劑，就能

36、使如果選擇耐蝕的鋼或合金作粘結(jié)劑，就能使鋼獲得相應(yīng)的高耐蝕能力。鋼獲得相應(yīng)的高耐蝕能力。 35二、工程陶瓷二、工程陶瓷1、氧化鋁陶瓷、氧化鋁陶瓷 主要成份是主要成份是Al2O3和和SiO2，其中，其中Al2O3含量大于含量大于46%叫高鋁陶瓷，大于叫高鋁陶瓷，大于60%叫剛玉，用作機(jī)械叫剛玉，用作機(jī)械密封環(huán)的多是密封環(huán)的多是9599.8% Al2O3的剛玉。的剛玉。 剛玉結(jié)構(gòu)致密，主要以離子鍵結(jié)合，其硬度僅剛玉結(jié)構(gòu)致密，主要以離子鍵結(jié)合，其硬度僅次于金剛石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，次于金剛石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，顯示出優(yōu)異的耐磨性，氧化鋁陶瓷熱膨脹系數(shù)顯示出優(yōu)異的耐磨性，氧化鋁陶瓷熱膨脹系數(shù)小，有較好的導(dǎo)熱性，但彈性模量較高，抗拉小，有較好的導(dǎo)熱性，但彈性模量較高，抗拉強(qiáng)度比較低，所以耐熱沖擊系數(shù)小，易發(fā)生熱強(qiáng)度比較低，所以耐熱沖擊系數(shù)小，易發(fā)生熱裂，使用時(shí)必須防止環(huán)境溫度的變化。密封所裂，使用時(shí)必須防止環(huán)境溫度的變化。密封所用的剛玉陶瓷除氫氟酸和濃熱堿外，對(duì)其它各用的剛玉陶瓷除氫氟酸和濃熱堿外，對(duì)其它各種腐