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CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第6期·2316·化 工 进展酚醛树脂的改性及其浸渍石墨性能蒋凤易1，田蒙奎1，郝立通1，邵珠花1，杨颖2，罗祥丽2（1贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550025；2贵州兰鑫石墨机电设备制造有限公司，贵州 福泉550500） 摘要：为了解决酚醛树脂因浸渍石墨后黏度增大而失效的问题，以氯化锌作为催化剂，用糠醇对黏度过大的酚醛树脂进行改性。
并分别以失效酚醛树脂、普通酚醛树脂和改性酚醛树脂作为浸渍剂，在0.7MPa 、180℃的条件下对普通中密度石墨进行了4次浸渍固化操作，测试了浸渍剂的黏度变化并对浸渍固化后的石墨进行了微观结构、开孔气孔率、增重率、热重、抗压强度以及耐腐蚀性等表征分析。
结果表明，当酚醛树脂、糠醇和ZnCl 2的质量比为100∶40∶2时，改性酚醛树脂的黏度适中，浸渍石墨的耐高温性能最好；并且使用改性酚醛树脂浸渍的石墨具有更好的填孔效率，只需要2次浸渍就能达到最好的浸渍效果，与失效酚醛树脂浸渍的石墨相比增重率提高了2%，抗压强度和耐碱性也有一定提升。
关键词：改性酚醛树脂；失效酚醛树脂；浸渍石墨中图分类号：TQ050.4 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）06–2316–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1504Modification of phenolic resin and its performance in impregnatinggraphiteJIANG Fengyi 1，TIAN Mengkui 1，HAO Litong 1，SHAO Zhuhua 1，YANG Ying 2，LUO Xiangli 2（1College of Chemistry and Chemical Engineering ，Guizhou University ，Guiyang 550025，Guizhou ，China ；2GuizhouLanxin Graphite Electrical Equipment Manufacturing Co.，Ltd.，Fuquan 550500，Guizhou ，China ）Abstract ：In order to solve the problem that the phenolic resin become invalid due to the viscosity increase after impregnation of graphite, the phenolic resin of high viscosity was modified by furfurylalcohol with ZnCl 2 as catalyst ．By using ineffective ，normal and modified phenolic resin respectively as the impregnants ，the general medium-density graphite was impregnated and cured for four times under 0.7MPa and 180℃．The viscosity changes of the impregnants were tested and the microstructures ，porosity ，weight gain ，thermogravimetry ，compressive strength and the corrosion resistance of the impregnated and cured graphite were analyzed ．The results showed that the viscosity of modified phenolic resin was moderate and the high temperature resistance of the impregnated graphite was best when the mass ratio of phenolic resin ，furfuryl alcohol and ZnCl 2 was 100∶40∶2．What’s more ，the graphites impregnated only 2 times by the modified phenolic resin performed the best ，and the rate of weight increased by 2% compared with that impregnated by the ineffective phenoli cresin ，and the compressive strength and alkali resistance were also improved ．Key words ：modified phenolic resin ；ineffective phenolic resin ；impregnated graphite第一作者：蒋凤易（1992—），男，硕士研究生，从事化工机械设备检测方面的研究。
改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能陈海龙;杨学锋;王守仁;鹿重阳;吴元博【摘要】以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂,以陶瓷纤维为增强纤维,制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料.对其冲击韧性和硬度进行实验测试,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分,并探讨其磨损机制.结果表明:硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度,三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性,降低摩擦材料硬度;在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化,在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层,摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定,降低了摩擦材料的磨损率.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)006【总页数】6页(P108-113)【关键词】酚醛树脂;摩擦材料;摩擦磨损;力学性能;刹车片【作者】陈海龙;杨学锋;王守仁;鹿重阳;吴元博【作者单位】济南大学机械工程学院,济南250022;济南大学机械工程学院,济南250022;济南大学机械工程学院,济南250022;济南大学机械工程学院,济南250022;济南大学机械工程学院,济南250022【正文语种】中文【中图分类】TG113陶瓷刹车片作为一种新型刹车片，其在刹车性能、寿命及对环境的影响上都有巨大的优势[1]。
陶瓷刹车片主要是由黏合剂、增强纤维、摩擦改进剂和填料组成。
现阶段陶瓷刹车片的研究重点主要集中在陶瓷刹车片的磨损机制[2-4]和配方[5-7]上，在配方方面主要研究黏结剂[8-11]对刹车片性能的影响。
酚醛树脂作为一种常见的黏结剂广泛应用在刹车片的制造中，其对刹车片的耐热性，耐冲击性，耐磨性能有至关重要的作用。
传统汽车刹车片的黏结剂主要是酚醛树脂，酚醛树脂主链上的亚甲基及酚羟基在超过200℃时易被氧化，导致其耐热性较差，固化后的酚醛树脂苯环间仅由亚甲基相连和其较高的硬度和模量，使摩擦材料脆性较大[12-13]，除此外其对湿度较敏感，当其含量过高时还易产生噪音[14]。
玻璃纤维增强酚醛树脂复合材料摩擦磨损性能研究方琳;俞鸣明;任慕苏;王卓;花俊;杨晓冬;高子惠【期刊名称】《高科技纤维与应用》【年(卷),期】2015(040)002【摘要】对几种玻璃纤维织物增强酚醛树脂复合材料进行了双向滑动摩擦试验,考察织物结构和基体树脂对复合材料的摩擦磨损性能的影响.研究结果表明:通过添加自润滑颗粒可提高复合材料的摩擦磨损性能,其中石墨的耐摩擦磨损效果比聚四氟乙烯(PTFE)显著;织物结构对复合材料摩擦性能的影响,主要受控于织物的表面粗糙度和织物结构对复合材料树脂体积分数的影响.此外,复合材料存在一个较优的树脂体积分数范围,在此范围内,复合材料的摩擦磨损性能较为优异.【总页数】5页(P48-52)【作者】方琳;俞鸣明;任慕苏;王卓;花俊;杨晓冬;高子惠【作者单位】上海大学复合材料研究中心,上海200072;上海大学复合材料研究中心,上海200072;上海大学复合材料研究中心,上海200072;驻上海航天局810所军事代表室,上海201108;驻上海航天局810所军事代表室,上海201108;驻上海航天局810所军事代表室,上海201108;驻上海航天局810所军事代表室,上海201108【正文语种】中文【中图分类】TQ327.12【相关文献】1.玻璃纤维增强硼改性酚醛树脂复合材料的性能 [J], 邱军;王国建2.酚醛树脂固化剂对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料尺寸稳定性的影响 [J], 吴雅惠;曾耀德;王换宝;张凯;3.酚醛树脂固化剂对玻璃纤维增强环氧树脂r 复合材料尺寸稳定性的影响 [J], 周志宏;王浩田4.玻璃纤维增强硼酸酯改性酚醛树脂复合材料的摩擦学性能研究 [J], 王亚楠;曹凤香;王永锋;曹静;李兆;吴坤尧5.玻璃纤维增强MC尼龙复合材料的摩擦磨损性能研究 [J], 张士华;陈光;崔崇;米成;于静静因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
腐蚀下浸渍石墨材料的摩擦磨损特性研究贾谦;董光能;赵伟刚;袁小阳【期刊名称】《徐州工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(028)003【摘要】以火箭发动机涡轮泵石墨密封和核主泵水润滑石墨轴承为应用背景,针对浸渍石墨材料,研究烧制工艺和销盘配副下的摩擦磨损.通过控制工艺主参数烧制温度,制备了3种石墨化程度的试样;销盘配副试验结果表明:干摩擦状态下,随着石墨化程度的增加,试样的摩擦系数降低、磨损率增加;在腐蚀环境下,石墨化程度小的试样在pv为30时的摩擦系数和磨损率较未腐蚀时变化不大,随着石墨化程度的增加,试样的摩擦系数和磨损量均增加,磨损量约为无腐蚀情况下的2～3倍;随着pv值的增加,石墨的磨损率显著增加,摩擦系数降低.研究得到的基础摩擦学数据为密封和轴承浸渍石墨材料和工艺的选用提供了参考.【总页数】6页(P21-26)【作者】贾谦;董光能;赵伟刚;袁小阳【作者单位】西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室,西安710049;西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室,西安710049;中国航天科技集团公司西安航天动力研究所,西安710100;西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室,西安710049【正文语种】中文【中图分类】TH117.1【相关文献】1.碳—石墨材料与9Cr18对磨时的摩擦磨损特性初探 [J], 王永滨2.二氧化碳气氛下钢铜摩擦副摩擦磨损特性研究 [J], 王观民;张永振;杜三明3.氧气气氛条件下钢铜摩擦副摩擦磨损特性研究 [J], 杨晓伟;张永振;杜三明;邱明4.两种不同气氛下钢铜摩擦副摩擦磨损特性研究 [J], 王观民;张永振;杜三明5.氮气气氛条件下钢/铜摩擦副的摩擦磨损特性研究 [J], 杨晓伟;张永振;邱明;杜三明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
软质密封材料与9Cr18钢配副摩擦学特性研究机械密封以其密封性能好,可靠性高的优点在航天动力系统中广泛应用。
作为防止涡轮泵液体介质泄漏的关键基础件,普遍存在摩擦、磨损、泄漏等问题。
目前,航天涡轮泵朝高转速、大温差等苛刻工况进一步发展,为避免密封失效,密封副摩擦材料的选择的重要性逐渐凸显。
本文在现役高速密封材料的基础上,增选了6款石墨材料和2款铜合金材料,对其开展了试验研究。
首先,对软质密封材料机械性能和热性能进行了测试,总结了不同材料性能特点和差异,在此基础上对材料金相进行观察,建立了材料性能和组织结构之间的关系,研究表明:浸渍相主要影响浸渍石墨材料的力学性能,基体则决定了材料的热性质;晶粒呈板条状的锡青铜强度更好,锌含量高的锰黄铜导热性能更佳。
其次,采用销/盘接触形式在UMT-3摩擦磨损试验机上开展了试验研究,基于分式析因设计方法,采用正交试验对比了多个因素与软质材料摩擦学性能的关联程度,结果表明:决定配对副摩擦学性能的因素由主到次依次为转速、盘表面粗糙度、石墨种类和载荷。
并针对速度和载荷开展了单因素摩擦磨损试验,研究了工况参数对不同软质材料摩擦学特性的影响规律,结合磨损表面和转移层表面形貌,分析其不同的磨损机制,结果表明:干态下石墨材料磨损机制主要是粘着磨损;锡青铜易与不锈钢盘胶合失效,锰黄铜在各个工况下均为剧烈的粘着磨损。
最后,对不同润滑条件下配对副的摩擦学特性进行了试验研究,基于液体润滑理论,对不同阶段摩擦面间润滑状态进行了考察。
乏油工况下,转速较低时配对副间始终保持良好的油润滑条件。
高速下摩擦状态从全膜润滑转变为到混合摩擦,最后转变为干摩擦;富油工况下,所有试验组均处于全膜润滑状态,几乎不发生磨损。
本文研究了不同因素与配对副摩擦磨损性能的关联度,并对不同配副组合的摩擦学性能进行了比较,优选了适宜高速环境工作的配对材料。
下一步可以在本研究基础上进行全尺寸密封环的台架试验,以获得更完善的试验数据。
酚醛树脂共混改性提升磨具磨削性能的研究陶洪亮，王林，罗浩川，周华（广东省奔朗新材料股份有限公司，佛山顺德 528313）Guangdong Monte -Bianco new material Co., Ltd, Shunde, 528313 摘要：本文研究了新型自固化酚醛树脂/酚醛树脂共混材料在金刚石磨具树脂结合剂方面的应用。
探讨了加入新型自固化酚醛树脂（Ba树脂）在磨削过程中提升酚醛树脂磨具磨削性能的作用机理；通过抗弯强度、洛氏塑料硬度、扫描电镜、热重分析、磨削等方法，分别对共混酚醛树脂磨具的力学性能、微观结构、热性能及磨削性能作了对比分析，并确定了新型Ba树脂的最佳投料量以及最适宜的固化条件，对工业生产具有一定的指导意义。
研究结果表明：在一定压力范围内，通过控制固化温度、时间等条件，采用新型Ba树脂与酚醛树脂共混结合剂，可以使磨具获得更好的磨削性能（更好的锋利度和磨耗比）。
关键词：酚醛树脂磨具磨削性能锋利度磨耗比新型Ba树脂0前言高分子新型复合材料替代原先的高能耗、高污染材料而出现，对实现经济绿色的可持续的增长具有重要意义，树脂作为一种重要的高分子材料，具有广泛的使用价值，随着我国建筑行业的快速发展，及节能减排方面的要求，树脂结合剂类磨具产品的需求也与日俱增。
在超硬材料磨具中，金刚石磨具行业中使用树脂类结合剂的百分比占各类结合剂总量的60%~70%，CBN磨具所使用的结合剂树脂结合剂所占比例也接近一半占到40%左右，而其中最主要的酚醛则占各类树脂结合剂约80%[1]。
酚醛树脂因为具有良好的抗冲强度、耐酸碱腐蚀性（相比金属保存容易）和出色的可加工性能，已经在超硬材料磨具行业中得到了十分广泛的应用；但受其结构的影响，酚醛树脂中的酚羟基和亚甲基容易被氧化，且分子链上的芳核仅由一个亚甲基相连而显脆性[2]，在固化时有小分子放出等缺点，又往往使其使用受到限制[3]；在本文中设计采用一种新型自固化酚醛树酯（Ba树脂），该树脂具有比普通酚醛树脂更好的耐热性，能在加热条件下自交联，并且可以与酚醛树脂或环氧树脂共混交联[3~4]，所得材料具有良好的综合性能，具有较大的开发价值。
石墨烯作为水基半合成切削液添加剂的硬质合金-钢材料摩擦学特性分析姚斌;何昱超;孙维方;曹新城;陈彬强;郑清【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2018(040)004【摘要】改善加工过程润滑条件是延缓刀具磨损的重要途径.将石墨烯作为3034水基半合成切削液的添加剂,研究石墨烯悬浮切削液的硬质合金-钢材料摩擦学性能,研究对象是由硬质合金YG8制备的金属球和由45#钢制备的圆盘形试件;采用球-盘摩擦副接触方式在摩擦磨损试验机上进行试验,测定了质量分数为0.1％～0.9％的石墨烯悬浮切削液的平均摩擦特性和摩擦系数;采用激光共聚焦显微镜对磨痕轮廓进行提取,并得出磨损定量评价指数,并用扫描电镜和拉曼光谱仪对磨痕进行磨损机理分析;进行切削实验来分析石墨烯悬浮切削液对切削性能指标的改善情况.实验分析结果表明:石墨烯悬浮切削液能明显改善硬质合金-45#钢之间的润滑条件,摩擦系数和磨损率显著下降,采用不同质量分数石墨烯悬浮切削液的平均摩擦系数较原半合成切削液下降12.9％～57.3％,磨损率下降33.82％,同时切削合力较原半合成切削液下降18.58％,加工后工件表面粗糙度下降7.5％.【总页数】9页(P142-150)【作者】姚斌;何昱超;孙维方;曹新城;陈彬强;郑清【作者单位】厦门大学航空航天学院,福建厦门 361005;厦门大学航空航天学院,福建厦门 361005;厦门大学航空航天学院,福建厦门 361005;厦门大学航空航天学院,福建厦门 361005;厦门大学航空航天学院,福建厦门 361005;厦门大学航空航天学院,福建厦门 361005【正文语种】中文【中图分类】TH117.1【相关文献】1.单宁酸作为水基润滑添加剂的摩擦学特性 [J], 陈启;郑少梅;刘璐;孙书磊;万勇2.棕榈油合成的烷醇酰胺作为水基切削液添加剂的性能 [J], 张林;衣守志;史仁宗;焦斌3.多羟基化改性石墨烯水基润滑添加剂的摩擦学特性 [J], 项宪政;龚民;张刚强;徐勇;任天辉4.介绍一种化学合成切削液——水基无油切削液 [J],5.特效切削液添加剂的摩擦学特性研究 [J], 徐建生;何家胜;顾卡丽;游中流因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
碳纤维织物增强树脂基摩擦材料摩擦学性能研究李辉;杜建华;王浩旭;吕莹莹;杨宏伟【摘要】采用2.5D浅交弯联碳纤维整体织物作为预制体,以酚醛树脂为基体,通过热压成型工艺制备了碳纤维整体织物结构增强树脂基复合材料.通过MST-3001摩擦磨损试验机分别考核了干式与湿式条件下复合材料的摩擦磨损性能;采用扫描电子显微镜(SEM)、3D激光扫描形貌仪观测了材料的表面形貌.结果表明,干式摩擦条件下,动摩擦系数波动范围0.12～0.26,随着转速的增加摩擦系数先降低后升高,随着载荷的增加摩擦系数变化不明显.湿式摩擦条件下,动摩擦系数波动范围0.08～0.13,随着转速和载荷的增加,摩擦系数降低.在连续摩擦状态,干式工况条件下动摩擦系数波动较大,湿式工况条件下动摩擦系数非常平稳.干式摩擦状态时,材料的主要磨损形式为磨粒磨损,而湿式摩擦时主要发生磨粒磨损和疲劳磨损.%The phenolic resin composites reinforced by 2.5D woven fabric of carbon fiber were prepared by hot pressing process.Dry tribological properties and wet tribological properties of the material were evaluated by MS T3001 friction and wear tester.Superficial microstructure of friction material was observed by scanning e lectron microscope (SEM) and three-dimensional laser microscope.Results show that under the condition of dry friction,friction coefficient decreased firstly and then increased with the increasing of the relative sliding speed but had no significant changes with the increasing of work load.The fluctuation interval of friction coefficient is 0.12-0.26.Under the condition of wet friction,friction coefficient continuously decreased with the increasing of the relative sliding speed and work load.The fluctuation interval of friction coefficient is 0.08-0.13.Friction coefficientand friction temperature had considerable fluctuation under the condition of dry friction and keep stable under the condition of wet friction in continuous friction experiment.Abrasive wear is the main form of wear for dry friction,but in wet friction,whose main wear form is abrasive wear and fatigue wear.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)004【总页数】5页(P4100-4104)【关键词】碳纤维;2.5D织物;摩擦磨损;热压成型;摩擦材料【作者】李辉;杜建华;王浩旭;吕莹莹;杨宏伟【作者单位】装甲兵工程学院技术保障工程系,北京100072;装甲兵工程学院科研部,北京100072;装甲兵工程学院科研部,北京100072;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;装甲兵工程学院科研部,北京100072【正文语种】中文【中图分类】TB332纤维增强树脂基摩擦材料是继半金属摩擦材料[1]、粉末冶金摩擦材料[2]、碳/碳摩擦材料[3]、陶瓷基摩擦材料[4]和纸基摩擦材料[5-6]之后出现的一种新型高性能摩擦材料。
2006年9月第9期(总第181期)润滑与密封LUBR I CATI O N ENGI N EER I N GSep 12006No 19(serial No 1181)3基金项目:航空科学基金资助项目(04G52044)1收稿日期:2005-10-19作者简介:陶克梅(1969—),女,硕士研究生,主要从事固体自润滑复合材料研究1E 2mail:taokmei@1261com 1PTFE 、石墨与玻璃纤维填充聚甲醛的摩擦磨损特性研究3陶克梅 向定汉(南京航空航天大学材料科学与技术学院 江苏南京210016)摘要:用聚四氟乙烯(PTFE )、玻璃纤维(GF )和石墨填充聚甲醛(P OM ),采用热模压成型制备出4种复合材料。
在往复式滑动摩擦试验机上进行摩擦磨损实验。
实验条件为正压力518MPa,往复频率1Hz ,对摩面粗糙度R a 018μm 。
结果表明:经填充的P OM 复合材料的摩擦因数和比磨损率均有不同程度的降低,其中P OM +20%(质量分数)PTFE 的摩擦因数最低,P OM +20%PTFE +10%GF 的耐磨性最好。
扫描电镜分析表明P OM 材料的磨损机制以粘着磨损为主。
关键词:P OM;PTFE;复合材料;摩擦和磨损中图分类号:T H11711 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2006)9-103-3Fr i cti on and W ear Behav i or of P OM Filled withPTFE,Gl a ss F i ber and GraphiteTao Kem e i Xia ng D i ngha n(College ofMaterials Science and Technol ogy,Nanjing University of Aer onautics and A str onautics,Nanjing J iangsu 210016,China )Abstract:The tribol ogical behavior of polyoxy methylene (POM )filled with polytetrafluor oethylene (PTFE ),glassfibre(GF )and graphite was studied .P OM and POM composites were p repared by hot comp ressi on molding .W ear and fricti on tests were perfor med in a reci p r ocating sliding tribotester at r oom temperature at a no m inal p ressure of 5.8MPa and counterface roughness of R a 018μm.It is found that the coefficients of fricti on of POM composites is l ower than that of unfilled POM.The POM +20%PTFE co mposite exhibits the lowest coefficient of friction amongst all POM materials .By comparis on t o unfilled POM ,the s pecific wear rate for all filled co mposites decrease and the highest wear resistance is obtained for the POM +20%PTFE +10%GF co mposite .Worn surface analysis for POM and POM composites by scanning electr on m icroscopy shows that wear mechanis m is main adhesi on wear .Keywords:polyoxy methylene (P OM );polytetrafluor oethylene (PTFE );composites;friction and wear 聚甲醛(Polyoxy methylene,P OM )是一种高结晶性的工程塑料,具有刚性大、无噪声、耐疲劳、耐摩擦、极限pv 值高、成型加工方便和原料价廉易得等优点,作为有色金属的替代材料已在汽车、机床、化工和电气等行业得到广泛应用[1]。
流 体 机 械第47卷第4期2019年4月 1收稿日期： 2018-08-01 修稿日期： 2018-08-31基金项目： 国家自然科学基金项目-航天先进制造技术研究联合基金重点项目（U1737202）；国家自然科学基金面上项目（51605436）； 浙江省自然科学基金项目（LY14E050012，LQ16E050009）doi：10.3969/j.issn.1005-0329.2019.04.001试验研究浸酚醛树脂石墨与9Cr18不锈钢配副的摩擦磨损正交试验研究倪成良1，江锦波1，2，彭旭东1，2，孟祥铠1，2，李纪云1，2（1.浙江工业大学 机械工程学院，浙江杭州 310032；2.浙江工业大学 过程装备及其再制造教育部工程研究中心，浙江杭州 310032）摘 要：机械密封是航空航天涡轮泵系统的核心基础元件，其密封性、可靠性和耐磨性不仅取决于密封的结构设计，而且取决于密封端面摩擦副材料的配对。
为最大程度地实现密封摩擦副材料的国产化，开展国产典型石墨密封环的摩擦磨损特性研究具有重要意义。
通过选取国内三大石墨生产商出品的空天领域常用典型石墨（编号分别为1#、2#和3#）与9Cr18钢配副进行干磨条件下的试验测试，基于正交试验方法，通过改变线速度、端面比压和硬环表面粗糙度，使用UMT-Ⅲ摩擦磨损试验机对比分析了配对摩擦副的摩擦磨损特性。
结果表明，该配对副适用于大PV 值的工况条件，摩擦线速度是影响配对副综合摩擦学特性的主要因素。
当材料选用1#石墨，转速为750 r/min 、端面比压为1.77 MPa 、钢盘表面粗糙度Ra =0.2 μm 时，配对副的综合摩擦学特性最佳。
关键词：机械密封；端面材料；摩擦学特性；正交试验中图分类号：TH117.3 文献标志码：AOrthogonal Experimental Study on Tribological Behavior of Phenolic Resin ImpregnatedGraphite-9Cr18 Stainless Steel Friction Pairs in a Mechanical SealNi Chengliang 1，Jiang Jinbo 1，2，Peng Xudong 1，2，Meng Xiangkai 1，2，Li Jiyun 1，2（1.College of Mechanical Engineering ，Zhejiang University of Technology ，Hangzhou 310000，China ；2.The MOE EngineeringResearch Center of Process Equipment and Its Remanufacture ，Zhejiang University of Technology ，Hangzhou 310000，China ）Abstract：Mechanical seal is the core component of aeronautical turbopump system. Its sealability，reliability and wear resistance not only depend on the structural design of the seal，but also on matching of the material of the friction pair for the seal end faces. In order to maximize the localization of materials of the sealing friction pair，it is important to study the friction and wear characteristics of typical graphite seal rings. The friction and wear characteristics of typical domestic graphite used in aerospace field （numbered 1#，2#and 3#）from three major graphite manufacturers in match with 9Cr18 steel pair were compared under dry running condition by UMT-3 universal friction and wear tester based on orthogonal experiment and by changing the linear velocity，face specific pressure and surface roughness of hard ring. The results show that the pair is suitable for working conditions with large PV value and the linear velocity of friction is the main factor affecting the comprehensive tribological properties of the pair.When the material is 1# graphite，the rotation speed is 750 r/min，the face specific pressure is 1.77 MPa and the surface roughness of the steel plate is 0.2 μm，the comprehensive tribological properties of the friction pair are the best.Key words：mechanical seal；face materials；tribological behavior；orthogonal experiment0 引言机械密封是液体火箭发动机、燃气液压伺服机构等空天领域动力系统中涡轮泵的关键基础零部件，在高速、高压、振动及特殊介质的复杂工况下，其密封性、可靠性和耐磨性对确保涡轮泵的可2FLUID MACHINERY Vol. 47，No.4，2019靠运行至关重要。
接触式机械密封是我国高速涡轮泵轴端密封的主要型式之一，其工作性能不仅取决于密封件的结构设计，而且与结构材料特别是端面摩擦副配对材料的正确选择密切相关，其中摩擦副的摩擦磨损特性是决定其质量优劣的重要指标［1-6］。
因此，开展机械密封端面摩擦副的摩擦磨损特性研究具有重要实用价值。
浸渍树脂石墨具有良好的力学性能、耐蚀性能和自润滑性能，适合于干磨、振动和快速启动等场合，是空天领域机械密封常用硬/软摩擦副配对形式中的典型软环材料。
朱振国等［7］采用销-盘摩擦磨损试验机在干磨条件下，针对浸渍树脂石墨和未浸渍石墨对45#钢盘开展摩擦磨损特性试验研究，结果表明：与未浸渍石墨相比，浸渍树脂不仅能够提高石墨的力学性能，还能在摩擦副表面形成较为稳定的转移膜。
张国龙等［8］研究了浸渍树脂石墨和未浸渍石墨与硬质合金（WC-Ni）配副，在干磨、PAO02机油润滑和去离子水润滑条件下的摩擦特性，揭示了润滑条件下浸渍石墨摩擦特性优于未浸渍石墨的机理，以及高PV值条件下浸渍树脂石墨摩擦特性比未浸渍石墨稳定的缘由，两种石墨摩擦特性差异主要归因于石墨微结构和润滑剂的润湿性。
朱振国等［9］通过利用车加工、磨加工和表面抛光等处理方法对浸渍树脂石墨的气密性进行了对比研究，结果表明，石墨材料的表面状态与其密封性能密切相关，表面微观形貌引起的封不严是影响材料密封性能的关键因素。
唐铁斌等［10］研究了浸渍酚醛树脂含量对机械密封用浸渍石墨材料性能的影响，指出浸渍酚醛树脂含量以第一次浸渍为最佳，浸渍树脂含量增加，则孔隙率下降，体积密度增大，重要的是力学参数指标增加。
Song等［11］从中间相炭微球获得的石墨材料研制了可用于液体火箭发动机机械密封的浸渍树脂石墨复合材料，密封性能优异。
综上所述，国内外关于端面摩擦副的相关研究主要集中于浸渍树脂石墨的润滑减摩机理、磨损机理和失效机理，其中关于空天苛刻工况下机械密封的浸渍树脂石墨与常用硬环配对的摩擦磨损研究十分鲜见。
出于国家战备需求考虑，选择国产3种典型浸渍树脂石墨与9Cr18钢配副；同时鉴于影响端面摩擦副摩擦磨损特性的因素多且复杂，本文采用正交试验，依靠有限的试验数据，研究多种因素对涡轮泵机械密封端面摩擦副的摩擦学特性的影响，为石墨环选材提供指导。
1 试验方案设计受国内某航天研究院委托，高速涡轮泵机械密封端面软材料选用国内3家重要石墨生产企业加工制造的某型号典型在役浸渍酚醛树脂石墨（性能数据详见表1）各一种，硬材料选用高铬马氏体不锈钢9Cr18（1 050 ℃淬火，200 ℃回火，HRC58）。
采用线切割将石墨棒料加工成直径6 mm、高18 mm的圆柱销试样，不锈钢加工成直径71 mm、厚度6 mm的圆盘试样，在盘中心与距中心11.2 mm处分别开直径4 mm和2.7 mm的定位圆孔，方便与转盘固定。
表1 3种石墨材料的基本力学性能材料线胀系数/（×10-6℃-1）密度/（g·cm-3）气孔率（%）硬度HS石墨化度（%）导热率/（W·m-1·K-1）1# 5.96 1.930.128554562#8.22 1.84 1.408449403# 5.41 1.930.14835160摩擦学特性试验在摩擦磨损试验机（美国UMT-3）上进行，机器的主要功能模块组成包括加载装置、驱动装置和数据采集装置。
销盘试验原理如图1所示：上试样（石墨销）固定在力传感器上，下试样（不锈钢盘）通过传动销固定在基座上，通过软件设置控制试样的移动和加载；石墨销静止不动，不锈钢盘通过底部安装的伺服电机驱动产生旋转。
试验过程中，系统自动采集数据，采集频率100 Hz。
图1 销盘试验机原理试验在室温下进行，试验室平均相对湿度60%，销盘的摩擦半径为30 mm；试验前将销与盘依次用酒精和水超声波处理10 min，烘干（100 ℃，8 min）后将销和盘装在摩擦磨损试验机上预磨，预磨分两阶段，分别在盘上粘贴1 000目和2 000 目砂纸，以保证销盘之间充分的面接触。
用精度为0.1 mg的电子天平（FA2004）记录试验前后销3倪成良，等：浸酚醛树脂石墨与9Cr18不锈钢配副的摩擦磨损正交试验研究质量的变化，销称重前后均经过超声波清洗并烘干。
