碳化硅材料在机械密封中的应用

机械密封是一种依靠弹性元件对密封副预紧，在介质与弹性元件压力共同作用下使密封副压紧而达到密封的轴向端面密封装置，其结构见图1。密封环分动环和静环2种，是构成机械密封的最主要元件。密封环的工作状况决定了机械密封的使用性能和寿命，而密封环材料的性能直接影响密封环的工作状况。因此，了解机械密封对密封材料性能的要求，选择合适的密封材料是保证机械密封安全运行的关键。

图1 机械密封基本结构

1 机械密封对密封副材料的性能要求

为了保证机械密封装置中的密封环正常运转，从减磨、耐腐蚀和防止咬合等方面考虑，密封环常常配置成一对硬度不同的硬环和软环，通常硬环为动环，对硬环材料的性能有如下要求：

1) 足够的强度和刚度

在工况下(如压力、温度和滑动速度等)不损环，变形应尽量小，工况条件波动时仍能保持密封性。

2) 良好的摩擦学性能

运行时，密封环端面间始终处于接触并旋转状态，因此要求密封环材料具有良好的耐磨性，并保持流体膜良好的润滑性能和良好的边界润滑性能，以保证工况下有满意的使用寿命。

3) 良好的导热性、耐热性和耐热冲击能力

工作时，由于密封面间的润滑条件较差以及密封流体本身的温度，使得密封环处于较高的工作温度中，另外，还会出现温度的急剧变化，为此，要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数，承受热冲击时不开裂。

4) 良好的耐腐蚀性

耐腐蚀性好的密封环可抵制流体的腐蚀和腐蚀磨损，使其工作寿命长。

除了以上性能外，硬环还应具有良好的成形和加工性能、小密度和低渗透性及良好的自润滑性。

任何一种材料都难以完全满足上述全部要求，通常根据使用环境，提出密封材料的主要性能要求，依此选择合适的材料。