碳化硅石墨复合材料简介

允升

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碳化硅石墨复合材料

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1， 碳化硅石墨复合材料的应用

碳化硅石墨复合材料又称为硅化石墨，具有碳化硅硬度高，机械强度高、耐磨的特性，同时具有石墨的自润滑性能与抗热震性能，是一种理想的摩擦材料与机械密封材料，适用于各种水泵、化工用泵的机械密封材料以及各种高速高负载主泵的推力轴瓦材料等。

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2， 碳化硅石墨复合材料性能参数

碳化硅石墨复合材料在国外有近三十年的生产与使用历史，国内很多进口设备大型主泵的推力轴瓦，机械密封环仍使用该材料，碳化硅石墨制备的难点在于解决高碳生坯在渗硅过程中的开裂问题，我公司经过多年技术攻关研制出了碳化硅石墨复合材料，其主要性能与俄罗斯、德国进口硅化石墨产品性能相当。主要技术参数如表1所示。

表1，碳化硅石墨复合材料主要技术参数

类别		指标	备注
主要成分	石墨	30-50%	成分可调
	碳化硅	45-65%
	硅	<15%
密度		2.4-2.7g/cm3	密度可调
孔隙率		<0.5%	5 u9 M0 z: {% b- q. [
抗压强度		460MPa	1 S5 j6 z) v0 ~' j
抗折强度		120MPa
热导率		120W/mK	' d& e  p+ ~- V& Z; f  ~* d0 Y# y8 A
热胀系数		4.5×10-6
弹性模量		120GPa
化学稳定性		各种盐，有机溶剂，强酸（HF，HCl,H2SO4，HNO3）
长期稳定使用温度		800℃（氧化气氛）    2300℃（惰性或真空气氛）	( q/ I* ]! d0 u, a- T- O
电阻率		120×10-6Ωm

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3， 碳化硅石墨复合材料成分

碳化硅石墨复合材料主要由石墨（30-50%）、碳化硅（45-65%）及少量硅（<15%）组成，微观结构如图2所示，碳化硅形成连续网络结构，石墨颗粒被碳化硅包裹。碳化硅用于提高材料的力学强度，使材料具有较高的抗压强度与耐磨性能，石墨用于使复合材料具有较好的自润滑性能。碳化硅石墨复合材料成分均匀，表面与内部一致，碳化硅、石墨的成分比例可调，碳化硅的含量越高，材料密度越大，抗压强度越高。

4， 碳化硅石墨复合材料性能特点

（1）  自润滑性好：碳化硅石墨复合材料具有石墨的自润滑性能，摩擦系数小，运行过程中振动小，噪音小，可在水润滑与干磨状态下工作；

（2）  耐磨：碳化硅石墨复合材料硬度高，耐磨性好,使用寿命长；

（3）  力学强度高：碳化硅石墨复合材料具有较高的抗压强度与韧性，可使材料在高压高速工况下工作，材料不易碎。

（4）  不透气：碳化硅石墨复合材料致密度达到99.5%以上，气孔率低，可加工到较高的尺寸精度与表面光洁度，从而保证碳化硅石墨复合材料密封件具有优异的密封效果；

（5）  密封性能稳定：碳化硅石墨复合材料线胀系数小，模量高，在压力与摩擦热的作用下，密封面变形小，能保证碳化硅石墨复合材料在服役过程中具有良好的密封性能；

（6）  化学性质稳定：耐强氧化介质与强酸腐蚀，可用作化工厂液体输送泵用机械密封材料；

碳化硅石墨复合材料结合了碳化硅与石墨材料的优点，三种材料的主要对比如下表。

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表2，碳化硅石墨复合材料与石墨、碳化硅材料定性对比

	石墨	碳化硅	碳化硅石墨
自润滑性	好	差	较好
耐磨性	差	好	好
承载力	低	高	高
孔隙率	有孔隙	孔隙低	基本无孔隙
韧性	较好	差    易碎	好    不易碎
成本	低	较高	较高

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允升

DianGongN 发表于 2023-9-17 08:46
. H3 s9 F8 L9 a0 ^- z“长期稳定使用温度       800℃（氧化气氛）”
请问800℃高温下，避免石墨氧化的原理是什么？

碳化硅石墨复合材料中石墨颗粒被碳化硅包裹，在氧化气氛下，碳化硅被氧化后形成氧化硅层能阻止氧离子继续向内部迁移，从而起到阻止复合材料组分继续被氧化。

允升

529672474 发表于 2023-9-30 19:10
4 @+ E) q4 p" E  ^9 Q$ @' l' [" R% o7 _有咩有碳化硅加其他比如四氟，改善碳化硅易碎的缺点，保留碳化硅耐磨的优点的材质呢？

: m+ W: m5 D/ ]( O2 P0 {1 S暂时没有，现在只做碳化硅石墨复合材料。国产化的SiC30。
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