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核泵用水润滑轴承材料及其制备方法与应用与流程
2023年12月02日 产品中心
技术参数

  本发明属于轴承材料技术领域,具体涉及一种核泵用水润滑轴承材料及其制备方法与应用。

  轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的基本功能是支撑机械旋转体,降低其在运动过程中的摩擦系数,并保证其回转精度。常用的轴承有滑动轴承、滚动轴承和关节轴承。其中,滑动轴承又主要有水润滑轴承和油润滑轴承。水润滑轴承采用水作为润滑剂,与油润滑轴承相比较具有绿色环保、能耗低等性能优势,被大范围的应用于船舶、水泵、水轮机等领域。

  核岛一回路系统中,主泵是唯一的旋转设备。大多数都用在驱动冷却剂在反应堆冷却剂系统内循环流动,连续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧(二回路)给水。主泵的可靠性直接影响到核反应堆的安全运行。按美国机械工程学会的安全等级份类标准,主泵属于核安全I级,质保Ql级,抗震I类。为防止油润滑轴承引起火灾等事故隐患,作为核泵的轴承系统主要是采用水润滑方式,水润滑轴承材料的质量与核泵的安全可靠紧密关联。鉴于核岛的高温、辐射的恶劣环境,目前水润滑轴承材料一般由石墨或硅化石墨等无机材料制备。该类材料柔韧性差,使用的过程中在受到冲击载荷时,易发生脆裂,进而影响到核泵的安全运行,因此就需要进行新型轴承材料的开发。但现存技术中,并未发现具备优异的耐辐射性能、耐高温性和耐腐蚀和抗老化性能的核泵用水润滑轴承材料及其制备方法。

  本发明目的是如何提供耐辐射性能优异、耐高温性优异和耐腐蚀和抗老化性能优异的核泵用水润滑轴承材料及其制备方法与应用。

  优选的是,所述增强纤维为短切碳纤维、短切玻璃纤维、短切玄武岩纤维中的一种或多种按任意比例的混合。

  步骤一、按照重量份配比,将酚醛树脂粉末、铅粉、碳硼烷粉末、增强纤维和润滑剂混合均匀,得到混合粉末;

  步骤二、将混合粉末置于模具中,热压成型,热压温度为150~180℃,热压压力为5~60MPa,热压时间为10~300min,得到核泵用水润滑轴承材料。

  本发明的核泵用轴承材料通过各组分的协同作用,具备优秀能力水润滑性能,且耐辐射、耐高温性、耐冲击,解决了现存技术中石墨或硅化石墨轴承易碎裂的难题,适用于制备中核主泵水润滑推力轴承、水润滑导向轴承,很适合用于制备核电站核岛一回路系统主泵水润滑轴承的制备,经试验检测,本发明的核泵用轴承材料在载荷1MPa,转速3000RPM,时间60min,润滑介质:90℃热水的条件下,摩擦系数为0.0072~0.0092:1200KGY剂量的γ射线MPa未破碎;

  尤其需要说明的是,本发明的核泵用轴承材料中,碳硼烷能够慢化和吸收中子,在此过程中将伴随产生γ射线,本发明的碳化硼和铅粉的配比,既要产生协同效应,又要保证材料的润滑性能,以保证润滑剂能顺利迁移出基体材料,起到润滑作用,如果碳硼烷和铅粉的配比超出要求配比,将不能够实现这一效果,如果润滑剂的配比量超出要求配比,则无法达到摩擦性能要求;

  为了进一步了解本发明,下面结合具体实施方式对本发明的优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明专利要求的限制。

  核泵用轴承材料,按重量份计,由酚醛树脂35份,铅粉10份,碳硼烷5份,短切玄武岩纤维30份,短切碳纤维10份和石墨10份组成。

  上述核泵用轴承材料的制备:按重量份计,将酚醛树脂粉末35份,铅粉10份,碳硼烷粉末5份,短切玄武岩纤维30份,短切碳纤维10份和石墨10份加入到干粉混合机中混合均匀,将混合后的粉末倒入模具中,在平板硫化机上热压成型,热压温度150℃,时间300min,压力5MPa,得到核泵用水润滑轴承材料。

  核泵用轴承材料,按重量份计,由酚醛树脂30份,铅粉30份,碳硼烷10份,短切玄武岩纤维15份和二硫化钼15份组成。

  上述核泵用轴承材料的制备:按重量份计,将酚醛树脂粉末30份,铅粉30份,碳硼烷粉末10份,短切玄武岩纤维15份和二硫化钼15份加入到干粉混合机中混合均匀,将混合后的粉末倒入模具中,在平板硫化机上热压成型,热压温度170℃,时间100min,压力60MPa,得到核泵用水润滑轴承材料。

  核泵用轴承材料,按重量份计,按重量份计,由酚醛树脂35份,铅粉20份,碳硼烷20份,短切碳纤维15份和石墨5份组成。

  上述核泵用轴承材料的制备:将酚醛树脂粉末35份,铅粉20份,碳硼烷粉末20份,短切碳纤维15份和石墨5份加入到干粉混合机中混合均匀,将混合后的粉末倒入模具中,在平板硫化机上热压成型,热压温度180℃,时间10min,压力25MPa,得到核泵用水润滑轴承材料。

  核泵用轴承材料,按重量份计,由酚醛树脂60份,铅粉10份,碳硼烷5份,短切玻璃纤维10份和石墨15份组成。

  上述核泵用轴承材料的制备:按重量份计,将酚醛树脂粉末60份,铅粉10份,碳硼烷粉末5份,短切玻璃纤维10份和石墨15份加入到干粉混合机中混合均匀,将混合后的粉末倒入模具中,在平板硫化机上热压成型,热压温度160℃,时间200min,压力30MPa,得到核泵用水润滑轴承材料。

  核泵用轴承材料,按重量份计,由酚醛树脂35份,铅粉12份,碳硼烷8份,短切玻璃纤维20份,石墨15份和二硫化钼10份组成。

  上述核泵用轴承材料的制备:按重量份计,将酚醛树脂粉末35份,铅粉12份,碳硼烷粉末8份,短切玻璃纤维20份,石墨15份和二硫化钼10加入到干粉混合机中混合均匀,将混合后的粉末倒入模具中,在平板硫化机上热压成型,热压温度170℃,时间60min,压力35MPa,得到核泵用水润滑轴承材料。

  对实施例1~5的核泵用水润滑轴承材料与硅化石墨轴承的性能进行仔细的检测。检测结果如表1所示。

  I摩擦性能表征在多功能摩擦磨损试验机上,摩擦方式接触方式为盘销,擦测试条件为:载荷1MPa,转速3000RPM,时间60min,润滑介质:90℃热水。

  Ⅱ耐辐射性能表征是将试样采用1200KGY剂量的γ射线辐射后进行摩擦性能表征,摩擦性能表征方法条件和I相同;

  III冲击性表征是将试样加工成推力轴承形状,在轴承台架上进行冲击性能测试,冲击比压20MPa,观察材料是不是破坏。

  从表1能够准确的看出,本发明的核泵用水润滑轴承材料具备良好的综合性能,且各项性能皆优于现存技术。

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