科创中国

1、技术背景和意义 针对国产碳化硅陶瓷材料韧性和致密度不足的难题，研究高活性超细原料制备、碳纳米管添加、新型B4C烧结助剂等材料设计技术创新和采用无压烧结和热压烧结二步结合法和变温变压等烧结先进工艺。针对超大尺寸陶瓷密封环制造中的装备要求高、频繁烧结开裂、高精度加工困难的问题，研究超大尺寸陶瓷密封环的制备工艺体系。 2、技术原理、技术要点 本项目突破了高端增强增韧陶瓷材料设计、超大尺寸密封陶瓷环体制造、高功率雷达大型陶瓷环机械密封系统等多项关键技术，陶瓷材料指标参数达到国际先进水平，并首次研制出500 mm级高端陶瓷密封环及高可靠、长寿命、免维护的400 m3/h超大流量机械密封系统。 　　在陶瓷材料及密封环等制品方面，通过研制制备碳化硅陶瓷的新原料、新助剂以及新配方，结合无压与热压烧结工艺采用变温变压技术，解决了碳化硅陶瓷普遍存在的韧性不足及致密度不高的材料设计问题，实现了碳化硅陶瓷的高性能。通过开发具备固有安全性的智能化新型热压烧结装备，并基于分瓣式结构原理设计了针对大尺寸密封环的新模具，开发出了低烧结开裂率外径达500 mm的超大尺寸密封环，实现了碳化硅密封环的尺寸高参数。通过开发磨削加工表面缺陷弥合技术，以及基于均化加持力原理设计了针对大尺寸密封环的新型机加工技术，大幅度提高了碳化硅密封环的可靠性。 　　在陶瓷材料及超大尺寸密封环研发成功的基础上，自主设计热压烧结的SiC与B4C密封配对材料，获得了高耐磨、低导电、轻量化、耐腐蚀，综合性能优良的机械密封摩擦副；创建了大尺度SiC与B4C密封环特种摩擦副配对与结构设计方法，提出了陶瓷与金属异形镶嵌和异质材料部件活性钎焊两种新技术，创新设计了补偿-阻尼复合功能组合结构，突破了机械密封系统抗振抗热冲击的技术难题；巧妙设计出双通道三级混联式机械密封结构，并对外壳内流体通道、系统进出口管路和漏液监测系统管路等过流部件进行优化，构建了具有漏液自动归集、回收和监测功能的全封闭机械密封系统，实现了机械密封系统无外漏、免维护、全周期健康状态监测；开发出了冷却液通流量达400 m3/h且满足密封性能要求的大功率雷达机械密封系统。