本發(fā)明涉及密封環(huán)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐高溫抗沖擊陶瓷密封環(huán)及其制備方法。
背景技術(shù)：
機械密封是一種旋轉(zhuǎn)機械的軸封裝置，廣泛應(yīng)用于離心泵、離心機、反應(yīng)釜和壓縮機等設(shè)備。密封環(huán)是構(gòu)成機械密封的最主要元件。密封環(huán)的工作狀況決定了機械密封的使用性能和壽命，而密封環(huán)材料的性能直接影響密封環(huán)的工作狀況。一般來說，機械密封環(huán)應(yīng)具有低密度、低滲透性和良好的摩擦、耐沖擊以及加工性能。
碳化硅的密度低、摩擦系數(shù)低、硬度高，具備機械密封所要求的良好性能，因此被廣泛應(yīng)用于機械密封領(lǐng)域。然而，碳化硅陶瓷具有難以燒結(jié)致密、抗彎強度和斷裂韌性較低的問題，導(dǎo)致其在使用過程中發(fā)生開裂，提前失效，使用壽命縮短，從而限制了其在機械密封領(lǐng)域的應(yīng)用。專利200710127712.X利用棒型氧化鋁顆粒作為增韌組分增韌碳化硅陶瓷，然而氧化鋁顆粒易于聚集，分散均勻性差，破壞材料組織，對產(chǎn)品的均一性和摩擦性能產(chǎn)生不良影響。因此，如何在對密封環(huán)進行強化增韌的同時，保證產(chǎn)品的均一穩(wěn)定性以及良好的摩擦性能，提高使用可靠性，已經(jīng)成為解決問題的關(guān)鍵。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種兼具良好的韌性以及摩擦性能的耐高溫抗沖擊陶瓷密封環(huán)及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種耐高溫抗沖擊陶瓷密封環(huán)，其是由下述重量份的原料制得：
碳化硅微粉80-90，Ni60鎳鉻硼硅合金粉5-10，氧化鑭3-5，硝酸鋁3-4，鉬酸銨0.5-1，鈮酸鋰0.5-1，硫脲6-8，EVA乳液0.5-1，十六烷基三甲基溴化胺0.01-0.015，聚乙烯吡咯烷酮1-1.5，納米碳化鉭1-2。
一種耐高溫抗沖擊陶瓷密封環(huán)的制備方法，包括以下步驟：
（1）將硝酸鋁、鉬酸銨混合后加入20-25倍重量的水中攪拌溶解完全，然后與硫脲、十六烷基三甲基溴化胺充分混合，將pH調(diào)至3-4并加入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓釜中160-180℃水熱反應(yīng)10-15h，取出冷卻后得混合液；
（2）將碳化硅微粉、Ni60鎳鉻硼硅合金粉、氧化鑭與（1）中的混合液混合攪拌均勻，然后加入聚乙烯吡咯烷酮于60-80℃條件下攪拌0.5-1h，冷卻后加入其余原料于球磨機中球磨2-4h，得混合漿料；
（3）將（2）中的混合漿料用噴霧干燥塔進行噴霧干燥得改性粉料，其中進口溫度為260-290℃，出口溫度為100-120℃；
（4）將（3）中的改性粉料置于模具中壓制成型，在惰性氣氛中先于400-500℃處理0.5-1h，然后于1450-1500℃燒結(jié)1-2h，再降至800-900℃保溫2-4h，最后降至室溫出爐，即得耐高溫抗沖擊陶瓷密封環(huán)。
本發(fā)明的優(yōu)點是：
本發(fā)明通過水熱法合成棒狀氧化鋁/二硫化鉬復(fù)合材料并對碳化硅微粉、Ni60鎳鉻硼硅合金粉、氧化鑭混合粉體進行表面包覆改性，在增韌的同時，改善了材料的均一穩(wěn)定性和潤滑性，使材料兼具良好的韌性、摩擦性能和加工性能，并通過其余原料的復(fù)配，得到的陶瓷密封環(huán)具有優(yōu)異的摩擦、耐沖擊性能，同時在高溫條件下能保持良好的耐沖擊性能，適宜在高溫工況下使用，可靠性好，使用壽命長。
具體實施方式
一種耐高溫抗沖擊陶瓷密封環(huán)，由下列重量(kg)的組分原料制備而成：
碳化硅微粉80，Ni60鎳鉻硼硅合金粉5，氧化鑭3，硝酸鋁3，鉬酸銨0.5，鈮酸鋰0.5，硫脲6，EVA乳液0.5，十六烷基三甲基溴化胺0.01，聚乙烯吡咯烷酮1，納米碳化鉭1。
一種耐高溫抗沖擊陶瓷密封環(huán)的制備方法，包括以下步驟：
（1）將硝酸鋁、鉬酸銨混合后加入20倍重量的水中攪拌溶解完全，然后與硫脲、十六烷基三甲基溴化胺充分混合，將pH調(diào)至3并加入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓釜中160℃水熱反應(yīng)10h，取出冷卻后得混合液；
（2）將碳化硅微粉、Ni60鎳鉻硼硅合金粉、氧化鑭與（1）中的混合液混合攪拌均勻，然后加入聚乙烯吡咯烷酮于60℃條件下攪拌0.5h，冷卻后加入其余原料于球磨機中球磨2h，得混合漿料；
（3）將（2）中的混合漿料用噴霧干燥塔進行噴霧干燥得改性粉料，其中進口溫度為260℃，出口溫度為100℃；
（4）將（3）中的改性粉料置于模具中壓制成型，在惰性氣氛中先于400℃處理0.5h，然后于1450℃燒結(jié)1h，再降至800℃保溫2h，最后降至室溫出爐，即得耐高溫抗沖擊陶瓷密封環(huán)。
上述制得的陶瓷密封環(huán)性能測試結(jié)果如下：
抗折強度697MPa，斷裂韌性8.8MPa·m1/2。