CN106751426B - 核泵用水润滑轴承材料及其制备方法与应用 - Google Patents

核泵用水润滑轴承材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种核泵用水润滑轴承材料及其制备方法与应用，属于轴承材料技术领域。解决了如何提供一种适合于高温水环境使用的水润滑轴承橡胶用复合材料及其制备方法的技术问题。本发明的核泵用水润滑轴承材料由30～60重量份的酚醛树脂、10～30重量份的铅粉、5～20重量份的碳硼烷、10～40重量份的增强纤维和5～25重量份的润滑剂组成。该核泵用轴承材料具有优异水润滑性能，且耐辐射、耐高温性、耐冲击，适用于制备中核主泵水润滑推力轴承、水润滑导向轴承，特别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。

Description

核泵用水润滑轴承材料及其制备方法与应用
技术领域
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。
背景技术
轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要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，被广泛应用于船舶、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。主要用于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密切相关。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，使用过程中在受到冲击载荷时，容易发生脆裂，从而影响到核泵的安全运行，因此需要进行新型轴承材料的开发。但现有技术中，并未发现具备优异的耐辐射性能、耐高温性和耐腐蚀性能的核泵用水润滑轴承材料及其制备方法。
发明内容
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性能优异的核泵用水润滑轴承材料及其制备方法与应用。
本发明的一种核泵用轴承材料，组成及重量份为：
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。
优选的是，所述润滑剂为石墨和/或二硫化钼。
上述核泵用轴承材料的制备方法，步骤如下：
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。
优选的是，步骤一采用的混合设备为干粉混料机。
优选的是，步骤二热压成型采用的设备为平板硫化机。
上述核泵用轴承材料的在制备轴承中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的核泵用轴承材料通过各组分的协同作用，具有优异水润滑性能，且耐辐射、耐高温性、耐冲击，解决了现有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，特别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射线辐射后，摩擦系数为0.0072～0.0093，冲击比压20MPa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；
本发明的核泵用水润滑轴承材料的制备方法简单易操作，便于工业化生产。
具体实施方式
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。
实施例1
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。
实施例2
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。
实施例3
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。
实施例4
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。
实施例5
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，观察材料是否破坏。
表1 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检测结果
从表1可以看出，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有技术。

Claims (7)

1.核泵用水润滑轴承材料，其特征在于，组成及重量份为：
2.根据权利要求1所述核泵用水润滑轴承材料，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述核泵用水润滑轴承材料，其特征在于，所述润滑剂为石墨和/或二硫化钼。
4.权利要求1～3任何一项所述的核泵用水润滑轴承材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
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。
5.根据权利要求4所述的核泵用水润滑轴承材料的制备方法，其特征在于，步骤一采用的混合设备为干粉混料机。
6.根据权利要求4所述的核泵用水润滑轴承材料的制备方法，其特征在于，步骤二热压成型采用的设备为平板硫化机。
7.权利要求1～3任何一项所述的核泵用水润滑轴承材料的在制备轴承中的应用。
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