哪些陶瓷可以做密封环?各有何特点?
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哪些陶瓷可以做密封环?各有何特点?
陶瓷具有良好的化学稳定性和很高的耐磨性,价格较低。由于对冲击、振动和温度剧变很敏感,导热系数低,所以只能用于pv值不高的腐蚀性介质中。常用的陶瓷有氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、碳化硼(B4C)、碳化钛(TiC)以及碳化硅(SiC)等。有的制成整体的陶瓷环,有的在密封环表面喷涂一层陶瓷。
氧化铝陶瓷具有很好的耐腐蚀性,可以经受各种酸类、碱类、盐类和各种有机溶剂及强氧化剂的腐蚀。其性能与氧化铝的含量有关,氧化铝含量高,性能好,耐磨性好。氧化铝的硬度仅次于金刚石和碳化硼,可达RC85~86,机械强度和普通铸铁差不多,且原材料来源广泛,制造工艺简单。由于质脆和导热性不好,所以常用来作喷涂材料。需要指出的是动静环不能都用氧化铝制造,因有产生静电的危险。
氮化硅是一种新开发出来的密封环材料,除具有优良的耐腐蚀性外,由于线膨胀系数小(2.5×10-6~2.8×10-61/℃),抗热震性能比氧化铝好得多。在空气中,从室温到1000℃的范围内,能经受几十次至几百次的急冷和急热的循环而不开裂。氮化硅的耐磨性好,摩擦系数较低。
氮化硅根据其制造方法的不同有反应烧结氮化硅和热压氮化硅。热压氮化硅强度较高,用于不需要进行机械加工的零件,反应烧结氮化硅由于制造工艺的特点,而被广泛采用。这些陶瓷的物理机械性能见表18。
表18 部分陶瓷的物理机械性能
特性
B4C
Tic
99%
Al2O3
反应烧结
氮化硅
热压氮化硅
密度/(g/㎝³)
2.51
6.0
3.9
2.5~2.6
3.13
硬度
努氏2800
HRA89
莫氏9.0
HRA80~85
HRA91~92
线膨胀系数/
(10-61/℃)
4.5
9.5
6.0
2.5
2.7~2.8
抗压强度/MPa
2900
3500
2100
抗弯200
抗弯700~800
抗拉强度/MPa
175
910
240
120~140
弹性模量/(106MPa)
0.455
0.413
0.35
0.17~0.22
导热系数/[W/(m·K)]
25.9
30.2
29.1
5.02
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