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高温抗氧化柔性石墨的制备及性能研究

朱宗亮  
【摘要】:柔性石墨具有应力松弛率小、耐腐蚀、抗辐射、耐高温等优异的性能,广泛应用于石化、汽车、核电等领域。作为密封材料,柔性石墨在高温富氧条件下易氧化失重的缺点限制了它的使用范围。本文以柔性石墨为研究对象,采用浸渍法制备了高温抗氧化柔性石墨;并根据阿累尼乌斯方程对高温抗氧化柔性石墨的寿命进行预估;同时通过实验系统研究了高温抗氧化柔性石墨的密度、抗拉强度、压缩回弹性能及密封性能的变化规律。主要研究内容和结论如下:(1)本文以磷酸、磷酸二氢钾和四硼酸钠为主要试剂配制浸渍液,通过正交试验法确定了浸渍液的最佳工艺条件:蒸馏水40ml,四硼酸钠12g,磷酸二氢钾12g,磷酸10ml,浸渍时间3h;TG-DSC分析表明浸渍液在柔性石墨表面形成了一层抗氧化涂层,提高了柔性石墨的抗氧化性。(2)根据阿累尼乌斯方程预估了高温抗氧化柔性石墨单体材料及法兰紧固状态下高温抗氧化柔性石墨的寿命,并与试验外推寿命进行了比较。结果表明:阿累尼乌斯法预估误差较小,预估精度较高;相同条件下,制备的高温抗氧化柔性石墨材料的寿命是国内产品的1.4倍,国外产品的2.2倍;(3)通过相关测试标准研究了高温抗氧化柔性石墨密封材料的基本性能。结果表明:高温抗氧化柔性石墨材料的密度比纯柔性石墨小;浸渍时间3~4h,浸渍液浓度30%~40%时,高温抗氧化柔性石墨的抗拉强度较高,抗拉强度比纯柔性石墨大且接近于国内产品,略好于国外产品;压缩率比纯柔性石墨大,高于国外产品,略低于国内产品;回弹率比纯柔性石墨小,接近国内产品,略高于国外产品。(4)对高温抗氧化柔性石墨垫片进行密封性能实验,探讨了垫片的泄漏规律。结果表明:垫片比压较低时,高温抗氧化柔性石墨垫片的密封性能要优于未处理的柔性石墨垫片;垫片比压较高时,高温抗氧化柔性石墨垫片与未处理的柔性石墨垫片的密封性能差别不大;高温抗氧化柔性石墨垫片的泄漏方式以界面泄漏为主,且本体泄漏要优于未处理的纯柔性石墨垫片;高温抗氧化柔性石墨垫片的密封性能要优于国外产品,接近于国内产品。


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