1.机械密封材料
1.1摩擦副组对材料
摩擦副组对选材原则：
1、耐磨性强作为摩擦副的最重要指标之一就是使用寿命，磨耗少寿命即长。

2、耐腐蚀性好不应产生有碍于端面滑动特性的反应生成物。

腐蚀磨损的结果会降低寿命；
腐蚀会增大断面间的间隙，使介质泄漏量增大。

3、机械强度高为避免产生强度破坏和端面变形，必须选择具有一定机械强度的材料。

4、良好的耐热性和热传导性能摩擦热会给摩擦副的磨损带来不利影响。

为防止摩擦副的
热应力大于材料的许用应力，有利于端面间液膜的维持，端面材料必须具有良好的耐热性和导热性。

5、摩擦系数小且有一定的自润滑性摩擦系数直接影响到摩擦热的大小。

在许多情况下摩
擦端面不是处于充分的润滑状态，因此摩擦副组对材料的选择必须考虑到这两个因素。

6、气密性好密封材料组织紧密、无间隙、不渗漏是密封性能良好的先决条件。

7、易成型和加工这有利于降低成本，保证加工精度。

1.1.1硬质合金
硬质合金具有很多优异性能，如高硬度、耐磨损、耐高温、线膨胀系数小、摩擦系数低、组对性能能好等综合优点，是机械密封不可缺少的摩擦副材料。

①钴基硬质合金——以碳化钨为主体，钴为粘结相所组成的合金。

●优：耐磨性强、热导率高。

●缺：耐腐蚀性差。

②镍铬基硬质合金——WC+Ni-Cr合金具有很好的抗腐蚀性能，其强度和硬度可与Wc+Co相媲美，并具有无磁性的独特性能。

实践证明：当WC/Cr+Ni为0.015%~0.15%（wt）时，合金能抗酸碱的腐蚀。

③钢结硬质合金——以碳化钛为硬质相，合金钢为粘结相的耐腐蚀硬质合金。

●优：烧结成型后可以进行机械加工，然后再进行热处理。

这对制作形状复杂的整体
密封环使有利的。

再硝酸、硫酸、氨水等介质中使用，有良好的耐腐蚀性能。

●缺：不耐强碱、盐酸和三氯化铁的热溶液腐蚀。

因为硬度较低，所以耐磨性不够理
想，特别是在含有结晶颗粒的介质中使用时磨耗大，在许多场合已被陶瓷材料所取代。

④RC硬质合金——以不锈钢作基环，以铜作为粘结相，利用渗透法将低共熔的铸造硬质合金粉末制成耐磨面层，面层与基体之间也由铜结合。

●优：显微硬度高，可润性强，具有良好的减摩性能，耐磨损。

在含颗粒的介质中，
耐磨性能由于其它硬质金属。

●缺：耐腐性能受粘结相铜的制约，因而应用受到一定的限制。

●主要应用：RC合金使专门为潜水电泵用机械密封而开发的摩擦副材料，在井液中
抗泥沙、悬浮盐液的磨损和腐蚀。

具有良好的塑性，有利于缓和热应力；若将RC合金环加热到500℃放入冷水中（反复10次），不会出现环裂纹和脱层，现已推广用到热油泵机械密封的摩擦副。

⑤碳化铬硬质合金——以Cr3O2为硬质相，Ni为粘结相的耐热、耐腐蚀合金。

特点如下：
●导热性能好，有利于释放热摩擦，抗热裂。

●在高温下具有优异的抗氧化性能，在一千度空气条件下，加热二小时无任何变化。

●耐腐蚀性能优异。

●良好的热稳定性，在五百度温度下将烧焊环保温十分钟，然后经油冷却，反复10
次以上，不出现炸裂现象。

●相对密度小。

将它和不锈钢环用真空烧结在一起作为密封环，从而解决了向前结构
在高温工况下的脱环问题。

用作金属波纹管端面滑动材料，可以减轻波纹管自重，以防止因头部下垂而引起附加载荷，有利于动平衡。

⑥堆焊硬质合金——分钴基和铬基两种，用作机械密封摩擦副环以前者居多。

●优：多用以作机械密封环的耐磨表面。

在PV值不高的釜用机械密封中，占有重要
地位。

特别适用于大轴径，品种多，数量少的密封件。

●缺：硬度不高且不均匀，所以耐磨性较差，因为泵用机械密封很少采用。

1.1.2工程陶瓷
工程陶瓷具有极好的化学稳定性，硬度高，耐磨损，使耐腐蚀机械密封理想的摩擦副组对材料。

但其共有的缺点是抗冲击韧性低，脆性大。

①氧化铝陶瓷——氧化铝的强度收起密度、微观结构的影响。

耐热冲击性能差，耐腐蚀性能强。

②氧化铝金属陶瓷——是在氧化铝中添加了少量的金属元素而构成。

陶瓷中加入金属可改善其热导率，降低脆性，但耐腐蚀性有所下降。

目前主要用于批量较大的汽车冷却水泵以及清水泵的机械密封上。

③氮化硅陶瓷——耐腐蚀用机械密封材料，因制备工艺不同分类不同。

各种氮化硅的物理力学性能见P129。

A．反应烧结氮化硅
主要特点是：素坯可以机械加工，能制成形状复杂的制品；经二次氮化后的尺寸变化小，抗冲击性优良，耐腐蚀。

由于它的坯体内留有10%~15%的气孔，其中大部分为密封气孔，因此它的强度和硬度使氮化硅制品中最低的。

较厚的制品不易烧结，有时会出现“流硅”现象。

它仅适合于pv值不高的场合。

B．热压氮化硅
是氮化硅中性能最佳的材料。

它的硬度高，致密性好，接近理论密度，抗弯强度可达800~1000Mpa；耐磨性和耐腐蚀性优良。

其缺点是成本高和难以成形状复杂的密封环。

C．无压烧结氮化硅
使以人工合成的氮化硅粉为原料，加入镁铝尖晶石（MgOAl2O3）和稀土氧化物（CeO）等添加剂，在常压下高温促进烧结。

它的性能接近热压氮化硅，抗弯强度可达600~800Mpa，硬度HRA90~92。

其缺点是成本高，素坯烧结时收缩率偏大，收缩率为15%~20%，容易引起烧结变形。

D．重烧结氮化硅
在硅粉中添加氧化铝等添加剂制成素坯后，先。