石墨制品之石墨材料在航天領域的應用以及展望

石墨制品之石墨材料在航天領域的應用以及展望

1石墨材料在航天領域的應用

1.1密封材料

密封材料的性能直接決定密封的可靠性。隨著科學技術的發展和進步，對密準寸材料提出了越來越苛刻的要求。由于空間站具有高溫、低溫、高壓、微重力和腐蝕等嚴酷環境變化，空間站的密洼寸材料主要應用于航天器的推進系統，機翼端頭、升降副翼等結構部件的密洼寸，以及液壓系魷湃口

氣動系統中的箱體、閥門等零件的靜密封和動密封，然而，由于發動杉鑄由的旋車釗夏度快，石墨材料大能滿足對密封材料坑拉強度的要求，因此石墨材料不能用于軸封材料。

(1）柔性石墨材料

上世紀80年代中期，美國成功研制出由天然鱗片石墨深加工制得的柔性石墨材料。柔性石墨材料由于具有良好的自潤渭性能和熱導率，較小的線膨脹系數和摩擦系數，以及較大的化學惰性，可替代石棉和像膠材料，成功應用于高技大領域的密封材料。柔性石墨材料具有可壓縮性和回彈性高的特點，但強度極低，只能應用于寸氏壓靜密洼寸。月種液體火箭發動機的密哇寸材料品種及規格。

(2）增強石墨材料

石墨材料盛準寸性能差，需要通過其他材料（如樹脂、金屬等）浸潰石墨以改善其密封性能。

(a)樹脂浸潰：樹脂一般為酚醛樹脂、四氫吠喃以及糠酮樹脂。賈謙等通過研究酚醛樹脂在不同狀態下浸潰石墨材料的摩擦磨損特性，得出結論，液體火箭發動機渦輪泵的盛準寸材料要具有適中的石墨化度；Song丫Z等從中間相炭微球（MCMBS）獲得的石墨材料經樹脂和瀝青浸潰，再500'C炭化后得到增強材料，通過研究發現，浸潰、炭化周期增加使得材料的孔隙率減少使得材料的彎曲強度增加，密封性能優異，在液體火箭發動機有著良好的應用前景。

(b)金屬浸漬：金屬浸演石墨可以保持兩者的優點。常用的浸演金屬有銻、銀、鉛以及銅等，國外對銻浸漬石墨材料的物理性育旨進行測試。

(c)無機鹽浸潰：石墨材料在300（以上容易發牛氧化反應，使得材料的機械性能變差，利用無機召毖星潰后，石墨的高溫抗氧化性能明顯提高。山西煤炭化學研究所用13pm的天然石墨粉、3pm的BN粉、軟化點，75"C的瀝青、320pm的石油焦粉以及酚醛樹脂制備密封材料，首先粉末以一定比例混和后熱壓成型，再經過酚醛樹脂浸演炭化得到的石墨材料，在航空和航天端面理準寸以及其他減磨材料方面具有廣泛的應用。

(3）各向同性石墨材料

各向同性石墨材料起源于上世紀60年代，與其他石墨材料相比，各向同性石墨材料的綜臺性能更優，而且成型工藝也有所不同，一般采用冷等靜壓機為設備，將石油焦以及瀝青焦特殊處理后作為原料，制備的各向同性石墨材料具有杭歸藥雖度以及彎曲強度高、結構均勻致密、密度大、加工處理后密準寸面精度和光潔度極高、所以又叫高密高強石墨材料。俄羅斯采用各向同性熱解石多材料作為些準寸材料應用在新一代大推力航天發動機的渦輪泵中。密封環的密封性能良好，目前還未出現過滲漏。

目前原科和成型工藝品是各向同性石墨材料研究的關鍵．我國對各向同性石墨材料的開發研究也有30多年，雖然在生產規模、工藝上都有了一些進步，但是和國外相比，還是存在一定的差距。

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