石墨制品之石墨材料在航天領(lǐng)域的應(yīng)用以及展望

石墨制品之石墨材料在航天領(lǐng)域的應(yīng)用以及展望

1石墨材料在航天領(lǐng)域的應(yīng)用

1.1密封材料

密封材料的性能直接決定密封的可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)密準(zhǔn)寸材料提出了越來(lái)越苛刻的要求。由于空間站具有高溫、低溫、高壓、微重力和腐蝕等嚴(yán)酷環(huán)境變化，空間站的密洼寸材料主要應(yīng)用于航天器的推進(jìn)系統(tǒng)，機(jī)翼端頭、升降副翼等結(jié)構(gòu)部件的密洼寸，以及液壓系魷湃口

氣動(dòng)系統(tǒng)中的箱體、閥門(mén)等零件的靜密封和動(dòng)密封，然而，由于發(fā)動(dòng)杉鑄由的旋車釗夏度快，石墨材料大能滿足對(duì)密封材料坑拉強(qiáng)度的要求，因此石墨材料不能用于軸封材料。

(1）柔性石墨材料

上世紀(jì)80年代中期，美國(guó)成功研制出由天然鱗片石墨深加工制得的柔性石墨材料。柔性石墨材料由于具有良好的自潤(rùn)渭性能和熱導(dǎo)率，較小的線膨脹系數(shù)和摩擦系數(shù)，以及較大的化學(xué)惰性，可替代石棉和像膠材料，成功應(yīng)用于高技大領(lǐng)域的密封材料。柔性石墨材料具有可壓縮性和回彈性高的特點(diǎn)，但強(qiáng)度極低，只能應(yīng)用于寸氏壓靜密洼寸。月種液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的密哇寸材料品種及規(guī)格。

(2）增強(qiáng)石墨材料

石墨材料盛準(zhǔn)寸性能差，需要通過(guò)其他材料（如樹(shù)脂、金屬等）浸潰石墨以改善其密封性能。

(a)樹(shù)脂浸潰：樹(shù)脂一般為酚醛樹(shù)脂、四氫吠喃以及糠酮樹(shù)脂。賈謙等通過(guò)研究酚醛樹(shù)脂在不同狀態(tài)下浸潰石墨材料的摩擦磨損特性，得出結(jié)論，液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的盛準(zhǔn)寸材料要具有適中的石墨化度；Song丫Z等從中間相炭微球（MCMBS）獲得的石墨材料經(jīng)樹(shù)脂和瀝青浸潰，再500'C炭化后得到增強(qiáng)材料，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，浸潰、炭化周期增加使得材料的孔隙率減少使得材料的彎曲強(qiáng)度增加，密封性能優(yōu)異，在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)有著良好的應(yīng)用前景。

(b)金屬浸漬：金屬浸演石墨可以保持兩者的優(yōu)點(diǎn)。常用的浸演金屬有銻、銀、鉛以及銅等，國(guó)外對(duì)銻浸漬石墨材料的物理性育旨進(jìn)行測(cè)試。

(c)無(wú)機(jī)鹽浸潰：石墨材料在300（以上容易發(fā)牛氧化反應(yīng)，使得材料的機(jī)械性能變差，利用無(wú)機(jī)召毖星潰后，石墨的高溫抗氧化性能明顯提高。山西煤炭化學(xué)研究所用13pm的天然石墨粉、3pm的BN粉、軟化點(diǎn)，75"C的瀝青、320pm的石油焦粉以及酚醛樹(shù)脂制備密封材料，首先粉末以一定比例混和后熱壓成型，再經(jīng)過(guò)酚醛樹(shù)脂浸演炭化得到的石墨材料，在航空和航天端面理準(zhǔn)寸以及其他減磨材料方面具有廣泛的應(yīng)用。

(3）各向同性石墨材料

各向同性石墨材料起源于上世紀(jì)60年代，與其他石墨材料相比，各向同性石墨材料的綜臺(tái)性能更優(yōu)，而且成型工藝也有所不同，一般采用冷等靜壓機(jī)為設(shè)備，將石油焦以及瀝青焦特殊處理后作為原料，制備的各向同性石墨材料具有杭?xì)w藥雖度以及彎曲強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)均勻致密、密度大、加工處理后密準(zhǔn)寸面精度和光潔度極高、所以又叫高密高強(qiáng)石墨材料。俄羅斯采用各向同性熱解石多材料作為些準(zhǔn)寸材料應(yīng)用在新一代大推力航天發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪泵中。密封環(huán)的密封性能良好，目前還未出現(xiàn)過(guò)滲漏。

目前原科和成型工藝品是各向同性石墨材料研究的關(guān)鍵．我國(guó)對(duì)各向同性石墨材料的開(kāi)發(fā)研究也有30多年，雖然在生產(chǎn)規(guī)模、工藝上都有了一些進(jìn)步，但是和國(guó)外相比，還是存在一定的差距。

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