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。密封环分动环和静环两种，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。

1一固定螺钉;2一弹簧座;3一弹簧;4一动环辅助密封圈;5一动环;6一静环;7一静环辅助密封圈;8一防转销

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。

由于碳化硅材料具有机械密封所要求的良好性能，因此可应用于高压、高转速、高温、腐蚀性介质以及含有固体颗粒介质等操作工况下。与碳化钨相比，碳化硅的密度低、耐腐蚀性能和热力性能好 、摩擦系数低，在机械密封材料中具有明显的优势。碳化硅材料最值得注意的优良性能之一是硬度极高，因此被广泛地用作机械密封硬环。

目前，工业生产所用的机械密封端面材料中有近一半采用碳化硅。碳化硅的制造方法很多，其性质也各不相同。根据制造方法的不同，有以下几种∶常压烧结碳化硅、反应烧结碳化硅、热压烧结碳化硅、化学气相反应碳化硅和化学气相沉积碳化硅等。作为机械密封材料，前3种使用最为普遍。

1）常压烧结碳化硅

采用粉末冶金的制造方法，原料用亚微米级的碳化硅颗粒，在不施加压力的条件下进行烧结，烧结密度可达理论密度的 95%。烧结在惰性气体保护下或在真空中于1900～2 200 ℃之间进行，一般要加入硼和碳作为烧结助剂。经模制和烧结后，碳化硅颗粒形成整体碳化硅元件。常压烧结碳化硅是所有碳化硅中最硬且耐腐蚀性最好的密封材料，因此在机械密封中应用最广泛。

2）反应烧结碳化硅

用多孔碳型材与熔融硅反应，烧结成整体碳化硅。这种碳化硅中含有约10%～12%的自由硅，这些自由硅对减小摩擦和磨损起了很好的作用。这种碳化硅材料的耐腐蚀性比常压烧结碳化硅差，但由于它可与碳石墨构成优异的密封副，因此API 682中规定优先选用这种密封。

3）热压烧结碳化硅由粒度≤1’m 的碳化硅粉加上适当的添加剂，装入石墨模具内，在 2000～2 100 ℃的热压炉内，加压 30～50 MPa 制成。热压烧结碳化硅是碳化硅中化学稳定性最好的一种，用作耐腐蚀密封副的密封面材料。

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