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機械密封石墨材料的肖氏硬度計測量應用

碳石墨復合材料是以鋁銅粉、石墨和高碳等其他為主要原料并加以粘結劑，采用機械混捏冷壓成型然后加固化制備而成的。本文概述鋁粉和銅粉添加量，成型壓力對復合材料體積密度、肖氏硬度計硬度值的影響。根據(jù)實驗測試數(shù)據(jù)建立了金屬／碳石墨復合材料用密度計測量體積密度和用肖氏硬度計測量硬度值與金屬粉含量之間的定量關系。在10～１6ＭＰａ下鋁粉含量為２０％～２５％時，鋁／碳石墨復合材料的最大體積密度約為１．７１ｇ／ｃｍ３、采用肖氏硬度計測量的最大肖氏硬度約為８5ＨＳD；在１５ＭＰａ下銅粉含 量為２５％時，銅／碳石墨復合材料的體積密度達到１．８5ｇ／ｃｍ３，用肖氏硬度計測量的肖氏硬度達到９０.2ＨＳD因此，銅／碳石墨復合材料更適宜用于機械密封行業(yè)所使用。

碳石墨材料具有較好的耐高溫性、自潤滑性、耐腐蝕性、 導熱性、低摩擦系數(shù)和熱膨脹 系數(shù)，被廣泛應用于機械密封行業(yè)使用。對于汽車發(fā)動機、內燃機、泵類的軸間密封材料，由于其工況不好，且高速旋轉產(chǎn)生較大的離心力，環(huán)形石墨機械密封材料不僅需要更高的強度、耐磨性，甚至還需要具備更好的耐高溫、抗氧化和高導電性能。為進一步提高碳石墨材料的性能，金屬/碳石墨復合材料作為一種新型機械密封材料成為研究熱點，出現(xiàn)了浸金屬的碳石墨 或 粉末冶金制備金屬／碳石墨復合材料。浸銀、浸銻或浸銅碳石墨材料盡管可以提高強度、肖氏硬度、 密度和耐磨性，但是還需要解決浸透性和浸漬均勻性問題。利用粉末冶金法制備了石墨／銅復合材料，石墨的加入可以穩(wěn)定摩擦系數(shù)，但是石墨含量偏低。（５％～３０％），摩擦系數(shù)較高，不宜用作機械密封材料，制備了焦炭顆粒增強銅石墨復合材料，焦炭粉的多孔結構導致復合材料的密度降低和孔隙率增大。浸漬鋁合金的碳石墨具有較好的化學穩(wěn)定性及耐磨性，但是肖氏硬度偏低（３3～68ＨＳD），使用時會發(fā)生風化、龜裂現(xiàn)象。為了克服這些缺點，采用冷壓固化制備了Ｃｕ／碳石墨復合材料，研究了Ｃｕ粉含量、成型壓力對復合材料微觀組織、體積密度、肖氏硬度以及摩擦磨損性能的影響。 液壓氣動密封件行業(yè)機械密封用碳石墨材料提 出了更高要求：體積密度1.８３ｇ／ｃｍ３，肖氏硬度計測量硬度不低于９０ＨＳD，抗壓強度２４０ＭＰａ，抗折強度８５ＭＰａ。本實驗以鋁粉、銅粉、石墨和高碳為原料，酚醛樹脂 為粘結劑，通過機械混捏－冷壓成型－加熱固化制備了金屬／碳 石墨復合材料，研究了金屬粉 添 加量、成型壓力對復合材料的體積密度、肖氏硬度計測量硬度的影響，通過實驗數(shù)據(jù)擬合分析，揭示了體積密度與肖氏硬度的變化規(guī)律，探索了滿足性能要求的碳石墨復合材料的最佳制備工藝條件。