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机械密封用浸渍石墨材料在高温高压工况下的摩擦性能研究

机械密封是流体机械中用于旋转轴端密封的重要部件，为满足相互运动中保持良好的摩擦相容性，往往采用软硬材料组成摩擦副，石墨类材料一般用于软环。随着现代机械设备向着大型，高效及高可靠性发展，机械密封的使用环境逐步向高参数化转变，要求其能够在高温，高压等环境下依旧保持稳定的工作状态。本文使用SRV-4往复式球-盘高温摩擦磨损试验机，对普通石墨，浸渍呋喃树脂石墨，浸渍金属锑石墨这三种常用的机械密封静环材料在干摩擦，高温，高压等工况下进行了摩擦学试验。对磨损后的磨痕进行形貌分析，揭示了高温下不同石墨材料的磨损机理。结果表明，浸渍后的石墨具有更加优良的物理性能，不同工况下浸渍树脂和浸渍金属材料的摩擦学性能明显优于普通石墨，高温工况下磨痕深度差异更为显著，浸渍树脂石墨与浸渍金属石墨高温（350℃）下的磨痕深度比普通石墨分别降低了60%和80%；浸渍可以降低石墨材料在高温下摩擦产生的摩擦氧化，适量的氧化程度可以起到形成保护膜，降低摩擦磨损的功能，但当氧化程度过高，氧化膜过厚时，会导致脆性氧化膜断裂脱落，形成磨粒磨损，加重磨损程度。随着载荷工况的不断加大，由拉曼光谱测试得出石墨材料的不规则程度也逐渐降低。高温下浸渍金属的摩擦磨损性能优于浸渍树脂石墨。本文为高温高压下机械密封副材料选用提供了参考依据。