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機(jī)械密封石墨材料的肖氏硬度計(jì)測(cè)量應(yīng)用

碳石墨復(fù)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(jié)劑，采用機(jī)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(duì)復(fù)合材料體積密度、肖氏硬度計(jì)硬度值的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)建立了金屬／碳石墨復(fù)合材料用密度計(jì)測(cè)量體積密度和用肖氏硬度計(jì)測(cè)量硬度值與金屬粉含量之間的定量關(guān)系。在10～１6ＭＰａ下鋁粉含量為２０％～２５％時(shí)，鋁／碳石墨復(fù)合材料的最大體積密度約為１．７１ｇ／ｃｍ３、采用肖氏硬度計(jì)測(cè)量的最大肖氏硬度約為８5ＨＳD；在１５ＭＰａ下銅粉含 量為２５％時(shí)，銅／碳石墨復(fù)合材料的體積密度達(dá)到１．８5ｇ／ｃｍ３，用肖氏硬度計(jì)測(cè)量的肖氏硬度達(dá)到９０.2ＨＳD因此，銅／碳石墨復(fù)合材料更適宜用于機(jī)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(rùn)滑性、耐腐蝕性、 導(dǎo)熱性、低摩擦系數(shù)和熱膨脹 系數(shù)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械密封行業(yè)使用。對(duì)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、泵類(lèi)的軸間密封材料，由于其工況不好，且高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生較大的離心力，環(huán)形石墨機(jī)械密封材料不僅需要更高的強(qiáng)度、耐磨性，甚至還需要具備更好的耐高溫、抗氧化和高導(dǎo)電性能。為進(jìn)一步提高碳石墨材料的性能，金屬/碳石墨復(fù)合材料作為一種新型機(jī)械密封材料成為研究熱點(diǎn)，出現(xiàn)了浸金屬的碳石墨 或 粉末冶金制備金屬／碳石墨復(fù)合材料。浸銀、浸銻或浸銅碳石墨材料盡管可以提高強(qiáng)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(wèn)題。利用粉末冶金法制備了石墨／銅復(fù)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(jī)械密封材料，制備了焦炭顆粒增強(qiáng)銅石墨復(fù)合材料，焦炭粉的多孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致復(fù)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(xué)穩(wěn)定性及耐磨性，但是肖氏硬度偏低（３3～68ＨＳD），使用時(shí)會(huì)發(fā)生風(fēng)化、龜裂現(xiàn)象。為了克服這些缺點(diǎn)，采用冷壓固化制備了Ｃｕ／碳石墨復(fù)合材料，研究了Ｃｕ粉含量、成型壓力對(duì)復(fù)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(dòng)密封件行業(yè)機(jī)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(jì)測(cè)量硬度不低于９０ＨＳD，抗壓強(qiáng)度２４０ＭＰａ，抗折強(qiáng)度８５ＭＰａ。本實(shí)驗(yàn)以鋁粉、銅粉、石墨和高碳為原料，酚醛樹(shù)脂 為粘結(jié)劑，通過(guò)機(jī)械混捏－冷壓成型－加熱固化制備了金屬／碳 石墨復(fù)合材料，研究了金屬粉 添 加量、成型壓力對(duì)復(fù)合材料的體積密度、肖氏硬度計(jì)測(cè)量硬度的影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(fù)合材料的最佳制備工藝條件。