第4章 机械密封材料 体润滑密封基到 4.1 摩擦副材料 常用摩擦副材料是指动环和静环的端面材料。从密封工作特 点看，摩擦副材料必须具备的下列条件。 1.具有一定的耐磨性 机械密封要求长时间运转，必须具有较长的使用寿命，通常 一年以上。且能承受开车时短时间内的干摩擦。 2.有较好的化学稳定性 能抵抗介质的腐蚀、磨蚀、溶解和溶胀。通常，机械密封的 泄漏量与端面平均间隙的平方或立方成正比，端面稍有腐蚀， 就会使端面平均间隙增大，从而使泄漏量增大，寿命缩短
第 4 章 机械密封材料 常用摩擦副材料是指动环和静环的端面材料。从密封工作特 点看，摩擦副材料必须具备的下列条件。 1．具有一定的耐磨性 机械密封要求长时间运转，必须具有较长的使用寿命，通常 一年以上。且能承受开车时短时间内的干摩擦。 2．有较好的化学稳定性 能抵抗介质的腐蚀、磨蚀、溶解和溶胀。通常，机械密封的 泄漏量与端面平均间隙的平方或立方成正比，端面稍有腐蚀， 就会使端面平均间隙增大，从而使泄漏量增大，寿命缩短。 4.1 摩擦副材料
第4章 机械密封材料 流体润滑与密封基砂 4.1 摩擦副材料 3.具有良好的导热性和热稳定性 密封端面相对滑动产生热量，必须将密封面附近的热量迅 速导出，才能保证机械密封性能稳定，且应能耐热、耐寒和 耐温度的骤变，有一定的抗热冲击性。 4.线膨胀系数小，尺寸稳定性好； 能承受一定的温度并耐热变形。 5.机械强度高、刚性大、变形小； 能承受一定的压力并耐压力变形
第 4 章 机械密封材料 3．具有良好的导热性和热稳定性 密封端面相对滑动产生热量，必须将密封面附近的热量迅 速导出，才能保证机械密封性能稳定，且应能耐热、耐寒和 耐温度的骤变，有一定的抗热冲击性。 4．线膨胀系数小，尺寸稳定性好； 能承受一定的温度并耐热变形。 5．机械强度高、刚性大、变形小； 能承受一定的压力并耐压力变形。 4.1 摩擦副材料
第4章 机械密封材料 充体润滑密封基地 4.1 摩擦副材料 6.密度小、气密性好； 具有良好的不渗透性。 7.良好的可加工性； 各种加工、成型方便。 8.良好的相容性、自润滑性； 材料组对后磨合性好，耐干摩擦，无过大的磨损和电偶腐 蚀。 常用的摩擦副材料有三类： 金属材料；非金属材料；复合材料
第 4 章 机械密封材料 6．密度小、气密性好； 具有良好的不渗透性。 7．良好的可加工性； 各种加工、成型方便。 8．良好的相容性、自润滑性； 材料组对后磨合性好，耐干摩擦，无过大的磨损和电偶腐 蚀。 常用的摩擦副材料有三类： 金属材料；非金属材料；复合材料。 4.1 摩擦副材料
第4章 机械密封材料 流体润滑与密封基砂 4.1 摩擦副材料 4.1.1石墨 石墨材料是用量最大、使用范围最广的基本材料。 1、其主要加工制造工艺过程 焦炭 沥青 石墨 压成 高温 烧 成 结 修整 品 炭黑 粘结剂 型
第 4 章 机械密封材料 4.1 摩擦副材料 石墨材料是用量最大、使用范围最广的基本材料。 1、其主要加工制造工艺过程 模 压 成 型 烧 结 成 品 高温 修整 焦炭 石墨 炭黑 沥青 粘结剂 4.1.1 石墨
第4章 机械密封材料 充体润滑密封基 4.1 摩擦副材料 4.1.1石墨 石墨原料主要是炭粉和石墨粉，两者性质上有差别。石墨 为层状结构，由于层间结合力小，故层之间易滑移，从而有 较好的润滑性，另外石墨导热快。但其强度低、硬度小，不 耐磨。碳为无定形的乱层结构，故硬度高、强度也高。作为 摩擦副材料，碳和石墨均不甚理想。因此人们以碳为主体， 加入一定量的石墨烧结成碳石墨（碳素石墨）。如果烧结之 后，在高温炉内(~2500℃)经辅助加工，一部分非结晶碳 变成结晶碳，这种石墨称为电化石墨（石墨化石墨）
第 4 章 机械密封材料 4.1 摩擦副材料 石墨原料主要是炭粉和石墨粉，两者性质上有差别。石墨 为层状结构，由于层间结合力小，故层之间易滑移，从而有 较好的润滑性，另外石墨导热快。但其强度低、硬度小，不 耐磨。碳为无定形的乱层结构，故硬度高、强度也高。作为 摩擦副材料，碳和石墨均不甚理想。因此人们以碳为主体， 加入一定量的石墨烧结成碳-石墨（碳素石墨）。如果烧结之 后，在高温炉内（～2500℃）经辅助加工，一部分非结晶碳 变成结晶碳，这种石墨称为电化石墨（石墨化石墨）。 4.1.1 石墨
第4章 机械密封材料 流体润滑密封基 4.1 摩擦副材料 4.1.1石墨 根据烧结时间、烧结温度、原料组成不同，可制成各种不 同物理机械性能的烧结石墨。 一般情况下，两类石墨进行比较： 碳-石墨：质硬、脆，因此不易加工；导热系数低；但强度 高，耐磨性好。代号为：M1。 电化石墨：质软，强度低，但自润滑性好。故易加工。导 热系数高；而强度及耐磨性差。代号为：M2
第 4 章 机械密封材料 4.1 摩擦副材料 根据烧结时间、烧结温度、原料组成不同，可制成各种不 同物理机械性能的烧结石墨。 一般情况下，两类石墨进行比较： 碳-石墨：质硬、脆，因此不易加工；导热系数低；但强度 高，耐磨性好。代号为：M1。 电化石墨：质软，强度低，但自润滑性好。故易加工。导 热系数高；而强度及耐磨性差。代号为：M2。 4.1.1 石墨
第4章 机械密封材料 充体润滑密封基的 4.1 摩擦副材料 4.1.1石墨 2.石墨材料的性能 1)具有优良的耐腐蚀性能 石墨化学稳定性很高。碳是一种化学性质不活泼的物质， 因此，耐腐蚀性能好。石墨在空气中450C开 始氧化。除强氧化性介质（如浓硫酸、浓硝酸、铬酸及重铬 酸钾、重铬酸钠、高锰酸钾等)和卤素（溴、氟、氯等）以 外，可耐其他酸、碱、盐类及一切有机化合物的腐蚀
第 4 章 机械密封材料 4.1 摩擦副材料 2．石墨材料的性能 1）具有优良的耐腐蚀性能 石墨化学稳定性很高。碳是一种化学性质不活泼的物质， 因此，耐腐蚀性能好。石墨在空气中450℃开 始氧化。除强氧化性介质（如浓硫酸、浓硝酸、铬酸及重铬 酸钾、重铬酸钠、高锰酸钾等）和卤素（溴、氟、氯等）以 外，可耐其他酸、碱、盐类及一切有机化合物的腐蚀。 4.1.1 石墨
第4章 机械密封材料 流体润滑密封基瑞 4.1 摩擦副材料 4.1.1石墨 2.石墨材料的性能 2)具有极好的自润滑性及低摩擦系数 石墨通常称之为固体润滑剂。它是由碳原子组成的六角形 等网状结构的多层叠合体。同层原子间构成共价键连接，连 接牢固，而相邻层之间则以分子引力（π键）相结合，结合力 很弱，称范德华力。这种结合力远比共价键结合力小得多。 因而层间容易错动（结合键很容易断裂，形成石墨微小碎 片)
第 4 章 机械密封材料 4.1 摩擦副材料 2．石墨材料的性能 2）具有极好的自润滑性及低摩擦系数 石墨通常称之为固体润滑剂。它是由碳原子组成的六角形 等网状结构的多层叠合体。同层原子间构成共价键连接，连 接牢固，而相邻层之间则以分子引力（π键）相结合，结合力 很弱，称范德华力。这种结合力远比共价键结合力小得多。 因而层间容易错动（结合键很容易断裂，形成石墨微小碎 片）。 4.1.1 石墨
第4章 机械密封材料 充体润滑密封基的 4.1 摩擦副材料 4.1.1石墨 2)具有极好的自润滑性及低摩擦系数 当石墨与金属构成摩擦副作相对运动时，平行于摩擦力方 向的石墨晶体的层间就会发生滑移。如果金属表面有足够的 吸附性，则在两个摩擦面间将形成一层极薄的定向晶体膜。 此晶体膜具有不饱和键，靠极性吸附在金属表面上，有足够 的连接强度。这样，金属与石墨之间的摩擦变转为石墨晶体 层间的相对滑移。而石墨层间的结合力很弱，因此大大降低 了摩擦系数
第 4 章 机械密封材料 4.1 摩擦副材料 2）具有极好的自润滑性及低摩擦系数 当石墨与金属构成摩擦副作相对运动时，平行于摩擦力方 向的石墨晶体的层间就会发生滑移。如果金属表面有足够的 吸附性，则在两个摩擦面间将形成一层极薄的定向晶体膜。 此晶体膜具有不饱和键，靠极性吸附在金属表面上，有足够 的连接强度。这样，金属与石墨之间的摩擦变转为石墨晶体 层间的相对滑移。而石墨层间的结合力很弱，因此大大降低 了摩擦系数。 4.1.1 石墨
第4章 机械密封材料 流体润滑与密封基砂 4.1 摩擦副材料 4.1.1石墨 2.石墨材料的性能 3)具有很高的导热系数(116128WmK) 石墨是非金属材料中唯一具有高导热率的材料。与金属材 料相比，仅次于于银、铜、铝，比不锈钢大四倍，比碳钢大 两倍，比其他非金属材料大100倍。 因此，能迅速地导出摩擦产生的热量，并在温度急变中不 会碎裂
第 4 章 机械密封材料 4.1 摩擦副材料 2．石墨材料的性能 3）具有很高的导热系数（116～128W/m·K） 石墨是非金属材料中唯一具有高导热率的材料。与金属材 料相比，仅次于于银、铜、铝，比不锈钢大四倍，比碳钢大 两倍，比其他非金属材料大100倍。 因此，能迅速地导出摩擦产生的热量，并在温度急变中不 会碎裂。 4.1.1 石墨