Механик лацолон янзын салбарын хувьд алдагдлаас зайлсхийхэд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Далайн салбарт байдагнасосны механик лац, эргэлдэгч босоо амны механик лац. Мөн газрын тос, байгалийн хийн салбарт байдагхайрцагны механик лац,хуваасан механик лац эсвэл хуурай хийн механик лац. Автомашины үйлдвэрт усны механик лац байдаг. Химийн үйлдвэрт холигч механик лац (хутгагчийн механик лац) болон компрессорын механик лац байдаг.
Өөр өөр хэрэглээний нөхцөл байдлаас шалтгаалан өөр өөр материалаар механик битүүмжлэх уусмал шаардлагатай. Олон төрлийн материал ашигладагмеханик босоо амны битүүмжлэл керамик механик лац, нүүрстөрөгчийн механик лац, силикон карбидын механик лац гэх мэт,SSIC механик лац болонTC механик лац.
Керамик механик лац
Керамик механик лац нь эргэлдэгч босоо ам болон хөдөлгөөнгүй их бие гэх мэт хоёр гадаргуугийн хооронд шингэн алдагдахаас урьдчилан сэргийлэх зориулалттай янз бүрийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Эдгээр лац нь элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, хэт өндөр температурт тэсвэртэй байдгаараа өндөр үнэлэгддэг.
Керамик механик лацны үндсэн үүрэг нь шингэний алдагдал эсвэл бохирдлоос урьдчилан сэргийлэх замаар тоног төхөөрөмжийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалах явдал юм. Эдгээрийг газрын тос, байгалийн хий, химийн боловсруулалт, ус цэвэршүүлэх, эм, хүнсний боловсруулалт зэрэг олон салбарт ашигладаг. Эдгээр лацны өргөн хэрэглээ нь бат бөх хийцтэй холбоотой байж болох юм; тэдгээрийг бусад лацны материалтай харьцуулахад илүү сайн гүйцэтгэлийн шинж чанартай дэвшилтэт керамик материалаар хийсэн.
Керамик механик лац нь хоёр үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ: нэг нь механик хөдөлгөөнгүй гадаргуу (ихэвчлэн керамик материалаар хийгдсэн), нөгөө нь механик эргэлдэгч гадаргуу (ихэвчлэн нүүрстөрөгчийн бал чулуугаар хийгдсэн). Битүүмжлэх үйлдэл нь хоёр гадаргууг пүршний хүчээр дарахад үүсдэг бөгөөд энэ нь шингэний нэвчилтээс хамгаалах үр дүнтэй хаалт үүсгэдэг. Тоног төхөөрөмж ажиллаж байх үед битүүмжлэх гадаргуугийн хоорондох тослох хальс нь үрэлт болон элэгдлийг бууруулж, нягт битүүмжлэлийг хадгалдаг.
Керамик механик лацыг бусад төрлөөс ялгаруулдаг нэг чухал хүчин зүйл бол элэгдэлд тэсвэртэй байдал юм. Керамик материалууд нь маш сайн хатуулгийн шинж чанартай тул элэгдэлд тэсвэртэй, мэдэгдэхүйц гэмтэлгүйгээр тэсвэрлэх боломжийг олгодог. Энэ нь зөөлөн материалаар хийсэн лацтай харьцуулахад бага давтамжтай солих, засвар үйлчилгээ шаарддаг удаан эдэлгээтэй лацыг бий болгодог.
Элэгдэлд тэсвэртэй байдлаас гадна керамик нь дулааны онцгой тогтвортой байдлыг харуулдаг. Эдгээр нь элэгдэлд орохгүй эсвэл битүүмжлэлийн үр ашгаа алдахгүйгээр өндөр температурт тэсвэртэй байдаг. Энэ нь бусад битүүмжлэлийн материалууд эрт эвдэрч болзошгүй өндөр температурт ашиглахад тохиромжтой болгодог.
Эцэст нь хэлэхэд, керамик механик лац нь янз бүрийн идэмхий бодисуудад тэсвэртэй, химийн хувьд маш сайн нийцтэй байдаг. Энэ нь тэднийг хатуу химийн бодис болон түрэмгий шингэнтэй байнга харьцдаг салбаруудад сэтгэл татам сонголт болгодог.
Керамик механик лац нь зайлшгүй шаардлагатайбүрэлдэхүүн хэсгийн битүүмжлэлҮйлдвэрийн тоног төхөөрөмжид шингэн алдагдлаас урьдчилан сэргийлэх зориулалттай. Элэгдэлд тэсвэртэй байдал, дулааны тогтвортой байдал, химийн бодисын нийцтэй байдал зэрэг өвөрмөц шинж чанарууд нь олон салбарын янз бүрийн хэрэглээнд тохиромжтой сонголт болгодог.
| керамик физик шинж чанар | ||||
| Техникийн параметр | нэгж | 95% | 99% | 99.50% |
| Нягтрал | г/см3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Хатуулаг | Хүний эрхийн үндэсний комисс (HRA) | 85 | 88 | 90 |
| Сүвэрхэгжилтийн хурд | % | 0.4 | 0.2 | 0.15 |
| Хагарлын бат бэх | МПа | 250 | 310 | 350 |
| Дулааны тэлэлтийн коэффициент | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Дулаан дамжуулалт | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Нүүрстөрөгчийн механик лац
Механик нүүрстөрөгчийн битүүмжлэл нь урт түүхтэй. Графит нь нүүрстөрөгчийн элементийн изоформ юм. 1971 онд АНУ атомын энергийн хавхлагын алдагдлыг шийдсэн уян хатан графит механик битүүмжлэлийн материалыг амжилттай судалжээ. Гүн боловсруулалтын дараа уян хатан графит нь маш сайн битүүмжлэх материал болж, битүүмжлэх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нөлөөгөөр янз бүрийн нүүрстөрөгчийн механик битүүмжлэлд ордог. Эдгээр нүүрстөрөгчийн механик битүүмжлэлийг химийн, газрын тос, цахилгаан эрчим хүчний салбарт, тухайлбал өндөр температурын шингэний битүүмжлэлд ашигладаг.
Уян хатан бал чулуу нь өндөр температурын дараа өргөссөн бал чулууны тэлэлтээр үүсдэг тул уян хатан бал чулуунд үлдсэн интеркаляцийн бодисын хэмжээ маш бага боловч бүрэн биш тул интеркаляцийн бодисын оршихуй болон найрлага нь бүтээгдэхүүний чанар, гүйцэтгэлд ихээхэн нөлөөлдөг.
Нүүрстөрөгчийн битүүмжлэлийн нүүрний материалын сонголт
Анхны зохион бүтээгч нь төвлөрсөн хүхрийн хүчлийг исэлдүүлэгч болон завсрын бодис болгон ашигласан. Гэсэн хэдий ч металл эд ангийн битүүмжлэлд түрхсэний дараа уян хатан бал чулуунд үлдсэн бага хэмжээний хүхэр нь удаан хугацаанд хэрэглэсний дараа холбоо барих металлыг зэврүүлдэг болохыг тогтоожээ. Энэ үүднээс зарим дотоодын эрдэмтэд үүнийг сайжруулахыг оролдсон бөгөөд жишээлбэл, Сонг Кемин хүхрийн хүчлийн оронд цууны хүчил болон органик хүчлийг сонгосон. Хүчил нь азотын хүчилд удаан, температурыг өрөөний температурт буулгаж, азотын хүчил ба цууны хүчлийн холимогоор хийгдсэн. Азотын хүчил ба цууны хүчлийн холимогийг оруулагч бодис болгон ашиглан хүхэргүй өргөссөн бал чулууг калийн перманганатаар исэлдүүлэгч бодис болгон бэлтгэж, цууны хүчлийг азотын хүчилд аажмаар нэмсэн. Температурыг өрөөний температурт буулгаж, азотын хүчил ба цууны хүчлийн холимог хийсэн. Дараа нь байгалийн хальсан бал чулуу болон калийн перманганатыг энэ хольцод нэмнэ. Байнга хутгах үед температур нь 30°C байна. 40 минутын урвалын дараа усыг төвийг сахисан болтол нь угааж, 50-60°C-д хатааж, өндөр температурт тэлсний дараа өргөссөн бал чулууг гаргаж авдаг. Энэ арга нь бүтээгдэхүүн тодорхой хэмжээний тэлэлтэд хүрч, битүүмжлэх материалын харьцангуй тогтвортой шинж чанарыг бий болгох нөхцөлд вулканжуулалт хийхгүй.
| Төрөл | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Брэнд | Нэвчигдсэн | Нэвчигдсэн | Шингээсэн фенол | Сурьма нүүрстөрөгч(A) | |||||
| Нягтрал | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Хагарлын бат бэх | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Шахалтын бат бэх | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Хатуулаг | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Сүвэрхэг чанар | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Температур | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Цахиурын карбидын механик лац
Цахиурын карбид (SiC)-ийг мөн карборунд гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь кварцын элс, газрын тосны кокс (эсвэл нүүрсний кокс), модны үртэс (ногоон цахиурын карбид үйлдвэрлэхэд нэмэх шаардлагатай) гэх мэтээс бүрддэг. Цахиурын карбид нь байгальд ховор тохиолддог ялам модны эрдэс бодис агуулдаг. Орчин үеийн C, N, B болон бусад исэлдээгүй өндөр технологийн галд тэсвэртэй түүхий эдэд цахиурын карбид нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг, хэмнэлттэй материалын нэг бөгөөд үүнийг алтан ган элс эсвэл галд тэсвэртэй элс гэж нэрлэж болно. Одоогийн байдлаар Хятадын цахиурын карбидын үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийг хар цахиурын карбид ба ногоон цахиурын карбид гэж хуваадаг бөгөөд хоёулаа зургаан өнцөгт талст бөгөөд 3.20 ~ 3.25 харьцаатай, 2840 ~ 3320кг/м² микро хатуулагтай байдаг.
Цахиурын карбидын бүтээгдэхүүнийг хэрэглээний янз бүрийн орчноос хамааран олон төрөлд ангилдаг. Ерөнхийдөө механик аргаар илүү их ашигладаг. Жишээлбэл, цахиурын карбид нь химийн зэврэлтэнд сайн тэсвэртэй, өндөр бат бэх, өндөр хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй, үрэлтийн бага коэффициент, өндөр температурт тэсвэртэй тул цахиурын карбидын механик битүүмжлэлд хамгийн тохиромжтой материал юм.
SIC битүүмжлэх цагиргийг статик цагираг, хөдөлгөөнт цагираг, хавтгай цагираг гэх мэтээр хувааж болно. SiC цахиурыг хэрэглэгчдийн тусгай шаардлагын дагуу цахиурын карбидын эргэлдэгч цагираг, цахиурын карбидын суурин суудал, цахиурын карбидын бут гэх мэт янз бүрийн карбидын бүтээгдэхүүн болгон хийж болно. Үүнийг мөн бал чулуун материалтай хослуулан ашиглаж болох бөгөөд үрэлтийн коэффициент нь хөнгөн цагааны керамик болон хатуу хайлшаас бага тул өндөр PV утгатай, ялангуяа хүчтэй хүчил ба хүчтэй шүлтийн нөхцөлд ашиглаж болно.
SIC-ийн үрэлтийг бууруулдаг нь механик лацанд ашиглах гол давуу талуудын нэг юм. Тиймээс SIC нь бусад материалаас илүү элэгдэл, урагдалтыг тэсвэрлэж, лацны ашиглалтын хугацааг уртасгадаг. Нэмж дурдахад, SIC-ийн үрэлтийг бууруулдаг нь тосолгооны шаардлагыг бууруулдаг. Тосолгооны дутагдал нь бохирдол, зэврэлт үүсэх магадлалыг бууруулж, үр ашиг, найдвартай байдлыг сайжруулдаг.
SIC нь элэгдэлд маш сайн тэсвэртэй. Энэ нь элэгдэлд орох, эвдрэхгүйгээр тасралтгүй ашиглах боломжтойг харуулж байна. Энэ нь өндөр түвшний найдвартай байдал, бат бөх чанар шаарддаг хэрэглээнд төгс төгөлдөр материал болгодог.
Мөн битүүмжлэлийг ашиглалтын хугацаанд нь олон удаа шинэчлэх боломжтой болгохын тулд дахин түрхэж, өнгөлж болно. Үүнийг ерөнхийдөө механик аргаар, тухайлбал механик битүүмжлэлд ашигладаг, учир нь химийн зэврэлтэд сайн тэсвэртэй, өндөр бат бэх, өндөр хатуулаг, элэгдэлд сайн тэсвэртэй, үрэлтийн бага коэффициент болон өндөр температурт тэсвэртэй байдаг.
Механик битүүмжлэлийн гадаргууд цахиурын карбидийг ашиглахад турбин, компрессор, төвөөс зугтах шахуурга зэрэг эргэлдэгч тоног төхөөрөмжийн гүйцэтгэл сайжирч, битүүмжлэлийн ашиглалтын хугацаа нэмэгдэж, засвар үйлчилгээний зардал буурч, ашиглалтын зардал буурдаг. Цахиурын карбид нь хэрхэн үйлдвэрлэснээс хамааран өөр өөр шинж чанартай байж болно. Урвалын явцад холбогдсон цахиурын карбид нь цахиурын карбидын хэсгүүдийг урвалын процесст бие биетэйгээ холбох замаар үүсдэг.
Энэ процесс нь материалын ихэнх физик болон дулааны шинж чанарт мэдэгдэхүйц нөлөөлдөггүй боловч материалын химийн эсэргүүцлийг хязгаарладаг. Асуудал үүсгэдэг хамгийн түгээмэл химийн бодисууд нь идэмхий бодис (болон бусад өндөр рН химийн бодисууд) болон хүчтэй хүчил тул урвалд холбогдсон цахиурын карбидыг эдгээр хэрэглээнд хэрэглэж болохгүй.
Урвалд нэвчсэнцахиурын карбид. Ийм материалд анхны SIC материалын нүх сүвийг металл цахиурыг шатаах замаар нэвчилтийн явцад дүүргэдэг тул хоёрдогч SiC гарч ирдэг бөгөөд материал нь онцгой механик шинж чанарыг олж авч, элэгдэлд тэсвэртэй болдог. Хамгийн бага агшилтын улмаас үүнийг хүлцэл багатай том, нарийн төвөгтэй эд анги үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч цахиурын агууламж нь хамгийн их ажиллах температурыг 1350 °C хүртэл хязгаарладаг бөгөөд химийн эсэргүүцэл нь мөн рН 10 орчимд хязгаарлагддаг. Энэ материалыг түрэмгий шүлтлэг орчинд ашиглахыг зөвлөдөггүй.
ШатсанЦахиурын карбидыг урьдчилан шахсан маш нарийн ширхэгтэй SIC мөхлөгийг 2000 °C температурт шатаах замаар гаргаж авдаг бөгөөд ингэснээр материалын мөхлөгүүдийн хооронд хүчтэй холбоо үүснэ.
Эхлээд тор зузаарч, дараа нь сүвэрхэг чанар буурч, эцэст нь үр тарианы хоорондох холбоо хайлдаг. Ийм боловсруулалтын явцад бүтээгдэхүүний мэдэгдэхүйц агшилт үүсдэг - ойролцоогоор 20%.
SSIC лацдан холболтын бөгж бүх химийн бодист тэсвэртэй. Бүтэцдээ металл цахиур агуулаагүй тул бат бөх чанарт нь нөлөөлөхгүйгээр 1600С хүртэл температурт ашиглаж болно.
| өмч хөрөнгө | R-SiC | S-SiC |
| Сүвэрхэг чанар (%) | ≤0.3 | ≤0.2 |
| Нягт (г/см3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Хатуулаг | 110~125 (HS) | 2800 (кг/мм2) |
| Уян хатан модуль (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC агууламж (%) | ≥85% | ≥99% |
| Si агууламж (%) | ≤15% | 0.10% |
| Нугалах бат бэх (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Шахалтын бат бэх (кг/мм2) | ≥2200 | 3900 |
| Дулааны тэлэлтийн коэффициент (1/℃) | 4.5×10-6 | 4.3×10-6 |
| Дулаан эсэргүүцэл (агаар мандалд) (℃) | 1300 | 1600 он |
TC механик лац
TC материалууд нь өндөр хатуулаг, бат бөх чанар, элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлтэд тэсвэртэй шинж чанартай. Үүнийг "Үйлдвэрийн шүд" гэж нэрлэдэг. Дээд зэргийн гүйцэтгэлийн ачаар цэргийн үйлдвэрлэл, сансар судлал, механик боловсруулалт, металлурги, газрын тосны өрөмдлөг, электрон харилцаа холбоо, архитектур болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Жишээлбэл, насос, компрессор, хутгагч зэрэгт вольфрамын карбидын цагиргийг механик битүүмжлэл болгон ашигладаг. Сайн элэгдэлд тэсвэртэй, өндөр хатуулаг нь өндөр температур, үрэлт, зэврэлттэй элэгдэлд тэсвэртэй эд анги үйлдвэрлэхэд тохиромжтой.
Химийн найрлага болон хэрэглээний шинж чанараар нь TC-г дөрвөн ангилалд хувааж болно: вольфрам кобальт (YG), вольфрам-титан (YT), вольфрам титан тантал (YW) болон титаны карбид (YN).
Вольфрам кобальт (YG) хатуу хайлш нь WC болон Co-оос бүрддэг. Энэ нь цутгамал төмөр, төмөр бус металл болон металл бус материал зэрэг хэврэг материалыг боловсруулахад тохиромжтой.
Стеллит (YT) нь WC, TiC болон Co-оос бүрддэг. Хайлшинд TiC нэмснээр элэгдэлд тэсвэртэй чанар сайжирсан боловч нугалах бат бэх, нунтаглах чадвар болон дулаан дамжуулалт буурсан. Бага температурт хэврэг байдаг тул зөвхөн ерөнхий материалыг өндөр хурдтай зүсэхэд тохиромжтой бөгөөд хэврэг материалыг боловсруулахад тохиромжгүй.
Вольфрам титан тантал (ниобий) кобальт (YW)-ийг хайлшинд нэмж, өндөр температурын хатуулаг, бат бөх чанар, үрэлтэд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд зохих хэмжээний тантал карбид эсвэл ниобий карбидыг нэмдэг. Үүний зэрэгцээ хатуулаг нь сайжирч, цогц зүсэлтийн гүйцэтгэл сайжирдаг. Энэ нь голчлон хатуу зүсэх материал болон завсарлагатай зүсэлт хийхэд ашиглагддаг.
Нүүрсжүүлсэн титаны суурь ангилал (YN) нь TiC, никель, молибдений хатуу үе шаттай хатуу хайлш юм. Үүний давуу талууд нь өндөр хатуулаг, холбоо барих чадваргүй, хавирган сарны элэгдэлд тэсвэртэй, исэлдэлтийн эсрэг чадвар юм. 1000 градусаас дээш температурт ч гэсэн боловсруулж болно. Энэ нь хайлшин ган болон бөхөөх гангийн тасралтгүй өнгөлгөөнд хэрэглэгддэг.
| загвар | никелийн агууламж (жингийн%) | нягтрал (г/см²) | хатуулаг (HRA) | Нугалах бат бэх (≥N/мм²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14.5-14.9 | 88.5-91.0 | 1800 он |
| YN8 | 7.7-8.2 | 14.4-14.8 | 87.5-90.0 | 2000 он |
| загвар | кобальтын агууламж (жингийн%) | нягтрал (г/см²) | хатуулаг (HRA) | Нугалах бат бэх (≥N/мм²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14.6-15.0 | 89.5-91.0 | 1800 он |
| YG8 | 7.8-8.2 | 14.5-14.9 | 88.0-90.5 | 1980 он |
| YG12 | 11.7-12.2 | 13.9-14.5 | 87.5-89.5 | 2400 |
| YG15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87.5-89.0 | 2480 |
| YG20 | 19.6-20.2 | 13.4-13.7 | 85.5-88.0 | 2650 |
| YG25 | 24.5-25.2 | 12.9-13.2 | 84.5-87.5 | 2850 |