机械密封常用摩擦副材料的选用 （最全）.doc

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2012年上海机械工程学会流体工程分会密封专业委员会“密封技术讲习会”

机械密封摩擦副材料的选用俞立

一、机械密封摩擦副材料的选用原则 1

二、造成摩擦副端面磨损的主要因素 2

三、摩擦副材料的基本要求 3

四、机械密封常用摩擦副材料 4

五、特殊工况的摩擦副材料的选用 27

六、小结 29

随着材料科学的发展，许多新材料、新工艺、新技术的层出不穷，为机械密封的设计、制造、应用等方面开拓了新的领域。

提高机械密封性能和使用寿命，设计是基础、材料是关键、系统是保证。尤其对一些特殊工况，如高压、高温、低温、高速、高粘度、气相、真空、含固体颗粒和强腐蚀介质等，正确合理地选择机械密封摩擦副材料尤为重要。虽然机械密封摩擦副材料品种繁多，但是多数是采用其它领域开发研制的新材料来为其所用。

作者从上世纪70年代开始，长期从事氧化铝、氮化硅、等离子喷涂、氧乙炔喷焊、耐腐蚀硬质合金、碳化硅以及碳石墨的后期处理等摩擦副材料的开发、研制和生产。本文就目前常用的摩擦副材料的主要性能、特点、适用工况等作一介绍，供从事机械密封的结构设计、材料选用，现场应用等人员提供参考。

机械密封摩擦副材料的选用原则

机械密封设计选型是否合理，很大程度上取决于摩擦副材料的选配。往往由于摩擦副材料选配不当而造成密封失效的事故屡见不鲜，而摩擦副材料的耐磨性能和使用寿命取决于密封介质的特性，使用温度、压力

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和密封端面线速度等因素。对一些特殊工况，要做到合理选用摩擦副材料，必须做大量的模拟试验或现场试验才能获得较好的实际效果。尤其是一种新材料的应用，除了在实验室、试验台进行试验外，必须作现场实际工况的运转试验和长时间的运行考核。

1.材料必须符合使用工况条件

机械密封使用工况包括：密封介质的特性(相态、腐蚀性、黏性等)、压力、温度、轴的转速、轴径和机器的操作方式(间歇式或连续式)、冲击、振动等。在机械密封设计选型时，主要零件材料必须满足使用工况，并针对影响密封性能和使用寿命的主要因素加以综合考虑。

2.了解材料各项主要性能参数：

摩擦副材料包括有机材料、无机非金属材料和金属材料等，它们的性能各异，即使同一种材料还有不同的品种牌号。品种牌号的各异，性能也有差异，只有了解了和掌握了这些材料的主要性能，才能根据使用工况合理选择材料。

3.充分发挥材料的特性、扬长避短

由于每种材料的特性不同，它们既具有各自的优良性能，又不可避免地有某些不足之处。因此，目前还没有一种摩擦副材料是万能的，任何一种材料的性能均不可能达到十全十美，并不是所有工况都能适用。为此，在进行结构设计和材料选用时，要充分发扬该材料的优点，尽可能避免其不利之处——“扬长避短”。同时，为了降低材料承受苛刻工况的风险，保证稳定的密封性能和长周期可靠运行，在设计和选用机械密封时，应考虑配置相应的支持系统，如：冲洗、冷却、保温、分离等。在安装维修时，也应采取必要的措施加以对材料的保护，以提高密封零件的重复使用率。

4.资源丰富、便于加工制造和维修、性价比合理，符合环保要求

在保证密封性能和使用寿命的前提下，应从资源丰富、便于加工制造、性价比合理、符合环保要求等出发来选用的材料，同时也应重视社会效益，给予全面的综合评价。此外，某些新材料随着批量化生产、工艺技术的改进和应用范围的扩大，其价格逐步降低。如：目前无压烧结碳化硅因生产成本已经达到或接近反应烧结碳化硅而被广泛采用。

5.摩擦副材料的合理选配

对不同的摩擦副材料进行合理的选配是一件非常重要的工作，只有根据不同的工况合理搭配摩擦副，才能充分发挥该摩擦副的优良性能，保证密封的正常使用，延长使用寿命。

二、造成摩擦副端面磨损的主要因素

1.粘着磨损

当摩擦副作相对运动时，由于固相焊合，接触表面的材料从一个表面迁移到另一个表面，出现粘着、撕脱、再粘着过程。当粘着磨损严重时，会造成摩擦副咬死，致使端面温度急剧上升。粘着磨损对摩擦副的破坏性最大，一般在干摩擦时尤其容易产生。金属材料作为摩擦副时，更容易发生粘着磨损。

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2.磨料磨损

它是由密封端面粗糙度及外来的磨蚀性颗粒的研磨所产生，它是密封端面的一种主要磨损形式。

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