于动力箱的密封失效而坠毁，7名机组人员 全部遇难。
磁流体密封有以下特征:
• 不需要外部动力； • 运动件和静止件之间无刚性接触，因此无
磨损；
• 运动时和静止时均无泄漏； • 具有自行修复能力； • 低的摩擦转矩和功耗； • 长而可靠的使用寿命（正常寿命10年右）。
2 磁流体的性质
2.1 磁流体的基本组分
在精密仪器的转动部分，如X射线衍射仪中的转靶部分的 真空密封，大功率激光器件的转动部件，甚至机械人的活动 部件亦采用磁性液体密封法。此外，单晶炉提拉部位、真空 加热炉等有关部件的密封等，磁性液体是较为理想的动态密 封方式之一。
磁流体密封课件
1 磁流体简介
磁流体技术出现于20世纪60年代。 1965年Papel. S.S获得世界上第一个具有实 用意义的磁流体专利。60年代初，磁流体 首先由美国NASA在宇宙飞船的活动仓和过 渡仓的密封中应用成功。磁流体正广泛地 应用于密封技术、传感技术、阻尼技术、 发电技术、医疗技术和印刷技术等。一些 新的应用领域不断出现。
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2.1.2 载液
基液不同，可生成不同性能、不同应用领域的 磁性液体，如水基、煤油基、二醋基、烃基，聚苯 基、硅油基、氟化烃基，氟炭基，金属有机化合物， 镓、汞、钒、铟锡合金等液态金属等。对于磁性液 体润滑和密封来说，通常选用矿物油和硅油机体； 碳氢化合物机体基体的磁性液体通常用作分散和打 印设备；医学上应用的一般为水基体的磁性液体。 通常液体基体需要有低的蒸发率，无毒，抗腐蚀介 质和不溶于特殊介质等特性。
磁性颗粒非常小，属零维纳米材料（所谓零维纳米 材料是指材料在三维尺寸上具有纳米材料的特征）。铁 氧体等颗粒的直径约为10nm（100Å），金属磁性颗粒 的直径约为6nm（60 Å）。在这样小的尺寸下，强磁性 颗粒已丧失了大块材料的铁磁或亚铁磁性能，而呈现没 有磁滞现象的超顺磁状态，其磁化曲线是可逆的。磁性 颗粒的磁偶极矩之间的静磁作用被分子间的热运动，即 布朗运动所削弱或抵消，而不致互相集结，磁性颗粒在 基液中作无规则的热运动。磁性颗粒的尺寸小，可以防 止聚集和沉降。磁性液体胶体体系的稳定性是由磁性颗 粒的热运动来决定的，这种热运动随着粒子尺寸的减小 而增加。但是磁性颗粒的尺寸又不能太小，当粒子直径 小于1~2nm时磁性能就会消失。
利用磁性液体可被磁控的特性，人们利用环状永磁体在旋 转轴密封部件产生一环状的磁场分布，从而可将磁性液体约 束在磁场之中而形成磁性液体的“O”形环，且没有磨损，可 以做到长寿命的动态密封。这也是磁性液体较早、较广泛的 应用之一。在电子计算机中为了防止尘埃进入硬盘中损坏磁 头和磁盘，在转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封。
评价磁流体性能的指标：
1），基体液体要有低的蒸发率， 2），磁流体要有较高的物理性能，即磁性能， 3），磁流体要有较高的化学性能，即抗腐蚀性
和不溶于其它特殊介质的性能， 4），无毒无污染。
图1磁流体密封结构原理图 （1磁流体密封装置的外轮廓线，2密封盒，3永磁体，4导磁体，5磁流 体，6轴，7磁力线，8磁流体密封装置的中心线）
密封的重要性
• 20世纪70年代，苏联“联盟11号”飞船顺
利完成进入礼炮1号空间站各项任务后， 在再入大气层前，实施返回舱和轨道舱分 离时，连接两舱的分离插头分离后，返回 舱的压力阀门密封失效，返回舱的空气从 该处泄露，舱内迅速减压，致使3名宇航 员因急性缺氧，体液沸腾而死亡；
• 20世纪80年代的美国哥伦比亚航天飞机由
图1，磁流体结构示意图
2.1.1磁性粒子
常用的磁性颗粒有：
1) 非金属颗粒：亚铁磁性的铁氧体，Fe3O4、等； 2) 金属颗粒：铁（Fe）、镍（Ni）、钴（Co）、钆
（Gd）等； 3) 合金：FeCo、FeC、FeNi、Fe-CO-Ni等； 4) 氮化物：Fe3N等； 5) 化合物：Co-Fe3O4.、CoFe2O4和NiFe2O4等。
8 用于高速摩擦的磁流体密封结构
0 – 极齿, 1 – 法兰， 2 – 托架， 3 - 磁极1， 4 – 挡板1，5 – 永磁体， 6 – 压板2，7 – 磁极2， 8 – 压板，9 – O型密封圈， 10 – 接环， 11- 挡板， 12 – 轴，13 – 紧定螺栓
图 16 高速磁流体密封结构
13 磁性液体的主要应用
它在粒子表面形成一层长链分子粒子表面的活性
剂如同弹性垫，隔开了磁性粒子，以防止粒子因范得 华力和磁力作用而聚集，布朗运动使其在基液中均匀 分布分散剂的高分子的链要足够长，以致颗粒接近时 排斥力应大于吸引力。 此外，高分子链的一端应和磁
性颗粒产生化学吸附，另一端应和基液亲和，分散于 基液中。分散剂通常选择带有官能团如：OOH、 H通2过OH这、些H官2N能H团2的和长磁链性分颗子粒。相这互些作长用链，分在子磁的性作颗用粒是表 面形成单分子层的紧密连接。长链分子必需和载体的 极性相同，才能不会阻止维系胶体体系稳定的热运动。 每一种磁性液体和应选用一种对应的表面活性剂。
2.1.3 分散剂-油酸、丁二酸、氟醚酸
为了使磁流体中磁性微粒不相互于吸引，或不因 重力场作用而引起的沉淀，在磁性颗粒制取过程中正 确的选择分散剂，使其与载液性能相匹配以及把掺与 载液中磁性微粒直径控制在小于10nm以下。微粒间 的电偶极相互作用可以被分散剂所克服，使粒子间不 能靠近。重力场所引起的沉淀作用，因分散剂的作用 以及微粒在载液中的浓度远小于100%（浓度大约 10%左右），因此不易沉淀。为了防止颗粒间由于静 磁与电偶矩的相互作用而聚集成团，产生沉积，每个 磁性颗粒的表面必需化学吸附一层长链的高分子或聚 合物分子膜，这层膜厚1～2nm，并且是单分子层。 此即为表面活性剂。
磁流体是磁性粒子、载液以及分散剂（表 面活性剂）三者组合而成。分散剂（表面活性剂） 包覆在超细的磁粒子上，使之弥散于基液中，Байду номын сангаас 而形成一种稳定的固液混合二相胶体。在磁场作 用下，磁性颗粒带动着被表面活性剂所包裹着的 液体一起运动，因此好像整个液体具有磁性。这 种胶状液体既有固体磁性材料的磁性，又有液体 的流动性，它具有与固体磁性材料和液体物质所 不同的特殊性质。