专利名称：密封条及其制作方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密封装置，特别是涉及一种用于三角转子发动机的密封条。
背景技术：
现有的三角转子发动机中使用的密封条易磨损，而导致密封条的寿命缩短，因此也 导致三角转子发动机寿命的缩短。这是因为现有的三角转子发动机中所使用的密封条的材料 为一种合金铸铁材料，这种合金铸铁材料虽具有良好的抗折强度、耐高温性和可加工性。然而 由于这种合金铸铁材料的硬度较低、易磨损，影响了密封条使用的密封可靠性和寿命。现有陶瓷材料虽具有重量轻、隔热性能好、热膨胀系数小、耐腐蚀和耐高温的特 性，已大量应用于工业产品。但由于此类材料的抗折强度较低，致使其应用特别是作为承力 部件和运动部件使用时受到很大限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种密封条克服了现有密封条抗折强度低的不足。本发明是通过以下技术方案实现一种密封条是由41. 5wt% -50wt%的碳化硅和50wt% -58.氮化硅制成。根据本发明的进一步改进，该密封条是由45. 5wt%的碳化硅，54. 5衬％的氮化硅 制成。同时，本发明还提供了如上密封条的制作方法，包括如下步骤a)分别将碳化硅与氮化硅球磨至微米级粉末，过筛，按比例称取碳化硅与氮化硅 粉末；b)将称量好的碳化硅与氮化硅粉末混合均勻后压入模具，进行预热，预热时间为1-2 小时；c)挤压预热后的混合物，挤压时间为0. 5-1小时；d)将挤压好的混合物冷却，出模得 到样坯；e)将所述样坯进行烧结，烧结时间为1-2小时，烧结时间结束后静置降温，出模得 到毛坯；f)对毛坯进行抽样检测，检测合格后对所述毛坯进行精度加工，即得所述密封条。根据本发明的进一步改进，上述步骤a)中碳化硅与氮化硅球磨至粒径不大于 10 ym的粉末。根据本发明的进一步改进，上述步骤b)中预热温度维持在950-1050°C。根据本发明的进一步改进，上述步骤c)中挤压压力维持在200_240Mpa。根据本分买那个的更进一步改进，上述步骤e)中烧结温度维持在2050-2150°C。同时，提供了上述密封条在三角转子发动机中的应用。本发明产生的有益效果如下本发明密封条以碳化硅(SiC)和氮化硅(SiN)陶瓷 材料为原料，通过适宜的工艺条件进行加工制作，所制得的密封条具有符合三角转子发动 机使用要求的性能特性，具有较高的硬度与抗折强度，提高了密封条的密封可靠性和寿命。
具体实施例方式对机械产品运动部件中的摩擦辐而言，磨损量是其可靠性和寿命的关键影响因素之一，其中体积密度、硬度、热膨胀系数、抗折强度和尺寸精度是衡量其磨损量的性能参数， 如果能够改善这些参数就能合理地减轻摩擦辐的磨损量，进而增强摩擦辐的可靠性，延长 摩擦辐的寿命。本发明发明人旨在制作一种用于三角转子发动机的中的密封条，由于受到三角转 子发动机的性能限定，要求该密封条的洛氏硬度HRA > 100，抗折强度> 700MPa，为此，发明 人将碳化硅(SiC)和氮化硅(SiN)陶瓷复合材料，通过一定的成型工艺，再通过高精加工工 艺，制成可应用于高转速摩擦面的密封件，该密封件的硬度与抗折强度都能符合要求，且耐 磨损，相比金属材料而言，大大提高了密封件的可靠性和寿命。在本发明的一种典型实施方式中，该密封条是由41.5wt% -50wt%的碳化硅和 50wt% -58.氮化硅制成。在本发明的一种优选实施方式中，该密封条是由45. 5wt%的碳化硅，54. 5衬％的 氮化硅制成。在本发明的一种典型实施方式中，该密封条的制作方法，包括如下步骤a)分别将碳化硅与氮化硅球磨至微米级粉末，过筛，按比例称取碳化硅与氮化硅 粉末；碳化硅与氮化硅经球磨制得的粉末的粒径越小，其混合的越充分、均勻。但限于现有 技术水平的制约，只能球磨至微米级，在本发明中，碳化硅与氮化硅优选球磨至粒径不大于 10 ym的粉末。b)将称量好的碳化硅与氮化硅粉末混合均勻后压入模具，进行预热，预热时间为 1-2小时；其中，预热温度优选维持在950-1050°C。预热的温度不宜过高，否则容易造成模 具的损坏。c)挤压烧结后的混合物，挤压时间为0. 5-1小时；其中，挤压压力优选维持在 200-240Mpa。在本发明中没有使用现有技术中经常使用的真空技术，而是通过将挤压压力 维持在200-240Mpa而使所制备的密封条具有较高的抗折强度，该工艺简单且对设备的要 求低。d)将挤压好的混合物冷却，出模得到样坯；e)将所述样坯进行烧结，烧结时间为1-2小时，烧结时间结束后静置降温，出模得 到毛坯；对于烧结温度的要求，温度越高所制备材料的性能越好，然而温度越高对设备的要 求越高，且耗能越高，本发明密封条主要应用于三角转子发动机，根据三角转子发动机的要 求，在本发明中烧结温度优选维持在2050-2150°C，在此温度下，所制作的密封条各方面性 能都符合要求，且该温度是实现如上效果的最低温度。f)对毛坯进行抽样检测，检测合格后对所述毛坯进行精度加工，即得本发明密封条。在本发明的一种具体实施方式
中，密封条应用在三角转子发动机中。以下结合具体实施例、测试分析以及数据论证对本发明进行详细说明。实施例1-5按表1中的配比称取各原料，通过如下方法(具体的工艺参数按照表1所示处理) 制作根据本发明的密封条，步骤包括原料前处理，分别球磨制粉至lOym以下；按配比称取各原料并混均；按工件要求 压入模具，装入高温炉，将高温炉加热升温到950-1050°C保温预热1-2小时后，带温出炉；将烧结后的混合物投放到挤压设备进行挤压，设置挤压设备的压力为200-240MPa，挤压 0. 5-1小时，出炉后进行自然冷却，出模得到样坯；用专用夹具将样坯第二次装入高温炉； 加热升温到2050-2150°C进行烧结，保温烧结1-2小时后，随炉冷却至750_850°C，出炉后自 然冷却，出模即得到工件毛坯，按技术条件进行抽样测量性能，合格零件经过精细加工之后 得到成品。表1.实施例1-5原料配比以及工艺参数 对比例1-4按照表2中对比例1-4的配比称取各原料，按照与实施例1-5相同的生产方法进 行制作(具体的工艺参数按照表2所示处理)。表2.对比例1-4原料配比以及工艺参数 对比例5现有技术中三角转子发动机中使用的密封条的材料为一种合金铸铁材料，经常使 用的如CrMoCu合金，将CrMoCu合金按照合金处理方法制备成密封条。试验证明测试对象对根据本发明实施例1-5、对比例1-5所制备的密封条的进行测试，将 测试结果列入表3中。测试标准根据中国航空工业标准中HB5367. 7-1986碳石墨密封材料密度测定方 法；HB5367. 2-1986碳石墨密封材料抗折强度试验方法；HB5367. 6-1986碳石墨密封材料洛 氏硬度(HR)试验方法；HB5367. 9-1986碳石墨密封材料热膨胀系数试验方法。合格条件根据三角转子发动机的使用要求，密封条的性能需要满足体积密度为 3. 0-4. Og/cm3，洛氏硬度为HRA彡100，膨胀系数(RT)范围为(2. 0-2. 4) X 10_6/K，抗折强度
5彡 700MPa。表3样条的性能测试数据 如表3所示，根据对比例1与对比例2配比所制作的密封条，是单纯使用一种陶瓷 材料制作的密封条，虽然该密封条的硬度接近三角转子发动机的要求，但是由于其抗折强 度却过低，在三角转子发动机中使用时，使用寿命仅能达到500-600个小时。根据对比例3与对比例4所制备的密封条，其所使用的原料与本发明一致，但是在 烧结温度和挤压压力方面与本发明不同，与对比例1或对比例2相比，其结果是产品的硬度 与抗折强度略有增长，在三角转子发动机中使用时，使用寿命略有增长，为600-650小时左 右o对比例5所制备的密封条，是现有三角转子发动机中常用的密封条，该密封条硬 度过低，易磨损，导致寿命只能达到300小时。根据本发明实施例1-5所制密封条，其体积密度、洛氏硬度、膨胀系数(RT)、抗折 强度等性能均能满足三角转子发动机的要求，在三角转子发动机中使用时，使用寿命超过 1000小时。同时由表3中结果可知，实施例3与实施例5所制备的密封条的性能优于实施 例1、2、4所制备的密封条的效果，由实施例3或实施例5所制备的密封条在三角转子发动 机中使用时，使用寿命可超过1100小时。综上所述，根据本发明的密封条提高了密封条的硬度与抗折强度，有效地提高了 密封可靠性，并能将密封条的使用寿命延长至超过1000小时，同时延长了三角转子发动机 的使用寿命。
使用根据本发明的密封条可实现三角转子发动机的高可靠性和长寿命要求，该密 封条也可广泛适用于其它需要有高硬度、耐高温和耐磨的摩擦件产品。本文中的实施例仅用于例举说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明。对于 本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所 作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种密封条，其特征在于，是由41.5wt％-50wt％的碳化硅和50wt％-58.5wt％的氮化硅制成。
2.根据权利要求1所述的密封条，其特征在于，由45.5wt%的碳化硅和54. 5wt%的氮 化硅制成。
3.—种制造如权利要求1或2任一项所述的密封条的制作方法，其特征在于，包括如下 步骤a)分别将碳化硅与氮化硅球磨至微米级粉末，过筛，按比例称取碳化硅与氮化硅粉末；b)将称量好的碳化硅与氮化硅粉末混合均勻后压入模具，进行预热，预热时间为1-2 小时；c)挤压预热后的混合物，挤压时间为0.5-1小时；d)将挤压好的混合物冷却，出模得到样坯；e)将所述样坯进行烧结，烧结时间为1-2小时，烧结时间结束后静置降温，出模得到毛坯；f)对毛坯进行抽样检测，检测合格后对所述毛坯进行精度加工，即得所述密封条。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中碳化硅与氮化硅球磨至粒 径不大于lOiim的粉末。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中预热温度维持在 950-1050°C。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中挤压压力维持在 200-240Mpa。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤e)中烧结温度维持在 2050-2150 °C。
8.—种如权利要求1所述的密封条在三角转子发动机中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种密封条，其克服了现有密封条抗折强度低的不足，该密封条是由41.5wt％-50wt％的碳化硅和50wt％-58.5wt％的氮化硅制成。本发明密封条以碳化硅(SiC)和氮化硅(SiN)陶瓷材料为原料，通过适宜的工艺条件进行加工制作，所制得的密封条具有符合三角转子发动机使用要求的性能特性，具有较高的硬度与抗折强度，提高了密封条的密封可靠性和寿命。同时，本发明还提供了该密封条的制作方法与应用。
文档编号C04B35/584GK101857440SQ20101018568
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者叶克贝, 孙勇, 王国林, 袁文兵 申请人:中国南方航空工业(集团)有限公司