सामग्री डिजाइन सिद्धांत
CuSn6 कांस्य-PTFE सम्मिश्र सहक्रियात्मक प्रदर्शन प्राप्त करता है:
| अवयव | समारोह | तंत्र |
|---|---|---|
| PTFE मैट्रिक्स | रासायनिक जड़ता / कम घर्षण (μ=0.02–0.1) | आणविक श्रृंखला फिसलन |
| कांस्य (25–40%) | तापीय चालकता ↑800% | धात्विक ताप नेटवर्क (k=4.5 W/m·K) |
| ग्रेफाइट (5%) | सीमा स्नेहन | स्थानांतरण फिल्म निर्माण |
संयुक्त घनत्व सूत्र:
ρcomp=ρPTFE%PTFE+ρकांस्य%कांस्य100
(अनुकूलित घनत्व: 2.8–3.2 ग्राम/सेमी³)
प्रदर्शन में सफलता
(एएसटीएम डी3702 / आईएसओ 11014 परीक्षण डेटा)
| पैरामीटर | शुद्ध PTFE | 25% कांस्य | 40% कांस्य |
|---|---|---|---|
| ऊष्मीय चालकता | 0.25 डब्ल्यू/एम·के | 2.1 | 4.5 |
| पीवी सीमा | 0.5 एमपीए·एम/एस | 0.85 | 1.2 |
| सीटीई (×10⁻⁶/के) | 120 | 45 | 25 |
| कठोरता (शोर डी) | 55 | 68 | 72 |
| घिसाव (मिलीग्राम/1000 रेव) | 35 | 9 | 5 |
प्रमुख लाभ:
- गर्मी लंपटता: 60% छोटा तापीय पथ PTFE को पिघलने से रोकता है (>150°C)
- आयामी स्थिरता: CTE धातुओं से मेल खाता है (स्टील CTE=11.5×10⁻⁶/K)
- प्रतिरोध पहन: कांस्य कण 60% भार सहन करते हैं
नवीन संरचना
ट्रिपल-ग्रेडिएंट सीलिंग सिस्टम (>20 एमपीए):
[प्राथमिक सील] ┌─40% कांस्य ┐ → दबाव/तापीय भार ├─25% ढाल ┤ → तनाव बफरिंग [लचीला क्षेत्र] └─शुद्ध PTFE ┘ → विरूपण क्षतिपूर्तिगतिशील सीलिंग तंत्र:
- कम दबाव: PTFE परत अंतराल की भरपाई करती है (18-22% संपीड़न)
- उच्च दबाव: कांस्य-समृद्ध परत निष्कासन का प्रतिरोध करती है (<0.03 मिमी अंतराल)
- स्पंदित भार: कांस्य नेटवर्क कंपन को अवशोषित करता है (↓80% फ्रेटिंग घिसाव)
चरम स्थिति अनुप्रयोगों
| आवेदन | समाधान | सत्यापन |
|---|---|---|
| पवन टरबाइन पिच सिलेंडर | 30% कांस्य PTFE स्टेप सील | PV=0.9 MPa·m/s -50°C पर |
| इंजेक्शन मोल्डिंग इकाइयाँ | दोहरे ढाल वाले ग्लाइड रिंग | >150k चक्र @ 230°C |
| जहाज पतवार प्रणाली | कांस्य-PTFE + 304SS बैकिंग | 35MPa समुद्री जल पर शून्य संक्षारण |
हाइड्रोलिक सिस्टम परीक्षण डेटा (35 एमपीए):
| मीट्रिक | एनबीआर सील | कांस्य-PTFE | सुधार |
|---|---|---|---|
| रिसाव | 23.5 मिली/मिनट | 0.8 | ↓96% |
| ब्रेकअवे घर्षण | 4500 एन | 1200 | ↓73% |
| सेवा जीवन | 1,800 घंटे | 12,000 | ↑567% |
विनिर्माण प्रक्रिया
ग्रेडिएंट कॉम्पैक्शन:
- पाउडर लेयरिंग: 40%→25%→0% कांस्य ग्रेडिएंट
- शीत दबाव: 30 MPa @ 80°C (PTFE फिब्रिलेशन को रोकता है)
- चरण सिंटरिंग:
- चरण 1: 300°C×2h (तनाव से राहत)
- चरण 2: 380°C×4h (आणविक विसरण)
सतह इंजीनियरिंग:
- प्लाज्मा एचिंग: 15–20% सतही सरंध्रता
- वैक्यूम संसेचन: PFAE फ्लोरोल्यूब आसव
चयन दिशानिर्देश
| स्थिति | अनुशंसित | टालना |
|---|---|---|
| दबाव में उतार-चढ़ाव | ≥30% कांस्य + एंटी-एक्सट्रूज़न रिंग | अप्रबलित PTFE |
| >200°C संचालन | ≥40% कांस्य परत | <15% कांस्य सामग्री |
| अपघर्षक माध्यम | ≥70 शोर डी सतह | अनुपचारित सतहें |
| >1 मीटर/सेकेंड पारस्परिकता | 3–5% ग्रेफाइट मिलावट | शुष्क रनिंग की स्थिति |
अगली पीढ़ी का अनुसंधान एवं विकास:
- स्मार्ट सील: संपर्क तनाव निगरानी के लिए एम्बेडेड एफबीजी सेंसर
- बायोमिमेटिक संरचनाएं: मधुकोश कांस्य कंकाल (↓30% वजन)
- नैनो-कोटिंग्स: WS₂/MoS₂ बहुपरत फिल्में (μ↓ से 0.01)
पोस्ट करने का समय: जुलाई-18-2025