本發(fā)明屬于軸承材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核泵用水潤滑軸承材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種重要零部件。它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其在運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。常用的軸承有滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承和關(guān)節(jié)軸承。其中，滑動(dòng)軸承又主要有水潤滑軸承和油潤滑軸承。水潤滑軸承采用水作為潤滑劑，與油潤滑軸承相比較具有綠色環(huán)保、能耗低等性能優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于船舶、水泵、水輪機(jī)等領(lǐng)域。

核島一回路系統(tǒng)中，主泵是唯一的旋轉(zhuǎn)設(shè)備。主要用于驅(qū)動(dòng)冷卻劑在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，連續(xù)不斷地把堆芯中產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)(二回路)給水。主泵的可靠性直接影響到核反應(yīng)堆的安全運(yùn)行。按美國機(jī)械工程學(xué)會(huì)的安全等級(jí)份類標(biāo)準(zhǔn)，主泵屬于核安全I(xiàn)級(jí)，質(zhì)保Ql級(jí)，抗震I類。為防止油潤滑軸承引起火災(zāi)等事故隱患，作為核泵的軸承系統(tǒng)主要采用水潤滑方式，水潤滑軸承材料的質(zhì)量與核泵的安全可靠密切相關(guān)。鑒于核島的高溫、輻射的惡劣環(huán)境，目前水潤滑軸承材料一般由石墨或硅化石墨等無機(jī)材料制備。該類材料柔韌性差，使用過程中在受到?jīng)_擊載荷時(shí)，容易發(fā)生脆裂，從而影響到核泵的安全運(yùn)行，因此需要進(jìn)行新型軸承材料的開發(fā)。但現(xiàn)有技術(shù)中，并未發(fā)現(xiàn)具備優(yōu)異的耐輻射性能、耐高溫性和耐腐蝕性能的核泵用水潤滑軸承材料及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是如何提供耐輻射性能優(yōu)異、耐高溫性優(yōu)異和耐腐蝕性能優(yōu)異的核泵用水潤滑軸承材料及其制備方法與應(yīng)用。

本發(fā)明的一種核泵用軸承材料，組成及重量份為：

優(yōu)選的是，所述增強(qiáng)纖維為短切碳纖維、短切玻璃纖維、短切玄武巖纖維中的一種或多種按任意比例的混合。

優(yōu)選的是，所述潤滑劑為石墨和/或二硫化鉬。

上述核泵用軸承材料的制備方法，步驟如下：

步驟一、按照重量份配比，將酚醛樹脂粉末、鉛粉、碳硼烷粉末、增強(qiáng)纖維和潤滑劑混合均勻，得到混合粉末；

步驟二、將混合粉末置于模具中，熱壓成型，熱壓溫度為150～180℃，熱壓壓力為5～60MPa，熱壓時(shí)間為10～300min，得到核泵用水潤滑軸承材料。

優(yōu)選的是，步驟一采用的混合設(shè)備為干粉混料機(jī)。

優(yōu)選的是，步驟二熱壓成型采用的設(shè)備為平板硫化機(jī)。

上述核泵用軸承材料的在制備軸承中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的核泵用軸承材料通過各組分的協(xié)同作用，具有優(yōu)異水潤滑性能，且耐輻射、耐高溫性、耐沖擊，解決了現(xiàn)有技術(shù)中石墨或硅化石墨軸承易碎裂的難題，適用于制備中核主泵水潤滑推力軸承、水潤滑導(dǎo)向軸承，特別適合用于制備核電站核島一回路系統(tǒng)主泵水潤滑軸承的制備，經(jīng)試驗(yàn)檢測，本發(fā)明的核泵用軸承材料在載荷1MPa，轉(zhuǎn)速3000RPM，時(shí)間60min，潤滑介質(zhì)：90℃熱水的條件下，摩擦系數(shù)為0.0072～0.0092：1200KGY劑量的γ射線輻射后，摩擦系數(shù)為0.0072～0.0093，沖擊比壓20MPa未破碎；

尤其需要說明的是，本發(fā)明的核泵用軸承材料中，碳硼烷能夠慢化和吸收中子，在此過程中將伴隨產(chǎn)生γ射線，本發(fā)明的碳化硼和鉛粉的配比，既要產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，又要保證材料的潤滑性能，以保證潤滑劑能順利遷移出基體材料，起到潤滑作用，如果碳硼烷和鉛粉的配比超出要求配比，將不能實(shí)現(xiàn)這一效果，如果潤滑劑的配比量超出要求配比，則無法達(dá)到摩擦性能要求；

本發(fā)明的核泵用水潤滑軸承材料的制備方法簡單易操作，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明專利要求的限制。

實(shí)施例1

核泵用軸承材料，按重量份計(jì)，由酚醛樹脂35份，鉛粉10份，碳硼烷5份，短切玄武巖纖維30份，短切碳纖維10份和石墨10份組成。

上述核泵用軸承材料的制備：按重量份計(jì)，將酚醛樹脂粉末35份，鉛粉10份，碳硼烷粉末5份，短切玄武巖纖維30份，短切碳纖維10份和石墨10份加入到干粉混合機(jī)中混合均勻，將混合后的粉末倒入模具中，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，熱壓溫度150℃，時(shí)間300min，壓力5MPa，得到核泵用水潤滑軸承材料。

實(shí)施例2

核泵用軸承材料，按重量份計(jì)，由酚醛樹脂30份，鉛粉30份，碳硼烷10份，短切玄武巖纖維15份和二硫化鉬15份組成。

上述核泵用軸承材料的制備：按重量份計(jì)，將酚醛樹脂粉末30份，鉛粉30份，碳硼烷粉末10份，短切玄武巖纖維15份和二硫化鉬15份加入到干粉混合機(jī)中混合均勻，將混合后的粉末倒入模具中，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，熱壓溫度170℃，時(shí)間100min，壓力60MPa，得到核泵用水潤滑軸承材料。

實(shí)施例3

核泵用軸承材料，按重量份計(jì)，按重量份計(jì)，由酚醛樹脂35份，鉛粉20份，碳硼烷20份，短切碳纖維15份和石墨5份組成。

上述核泵用軸承材料的制備：將酚醛樹脂粉末35份，鉛粉20份，碳硼烷粉末20份，短切碳纖維15份和石墨5份加入到干粉混合機(jī)中混合均勻，將混合后的粉末倒入模具中，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，熱壓溫度180℃，時(shí)間10min，壓力25MPa，得到核泵用水潤滑軸承材料。

實(shí)施例4

核泵用軸承材料，按重量份計(jì)，由酚醛樹脂60份，鉛粉10份，碳硼烷5份，短切玻璃纖維10份和石墨15份組成。

上述核泵用軸承材料的制備：按重量份計(jì)，將酚醛樹脂粉末60份，鉛粉10份，碳硼烷粉末5份，短切玻璃纖維10份和石墨15份加入到干粉混合機(jī)中混合均勻，將混合后的粉末倒入模具中，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，熱壓溫度160℃，時(shí)間200min，壓力30MPa，得到核泵用水潤滑軸承材料。

實(shí)施例5

核泵用軸承材料，按重量份計(jì)，由酚醛樹脂35份，鉛粉12份，碳硼烷8份，短切玻璃纖維20份，石墨15份和二硫化鉬10份組成。

上述核泵用軸承材料的制備：按重量份計(jì)，將酚醛樹脂粉末35份，鉛粉12份，碳硼烷粉末8份，短切玻璃纖維20份，石墨15份和二硫化鉬10加入到干粉混合機(jī)中混合均勻，將混合后的粉末倒入模具中，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，熱壓溫度170℃，時(shí)間60min，壓力35MPa，得到核泵用水潤滑軸承材料。

對(duì)實(shí)施例1～5的核泵用水潤滑軸承材料與硅化石墨軸承的性能進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果如表1所示。

I摩擦性能表征在多功能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上，摩擦方式接觸方式為盤銷，擦測試條件為：載荷1MPa，轉(zhuǎn)速3000RPM，時(shí)間60min，潤滑介質(zhì)：90℃熱水。

Ⅱ耐輻射性能表征是將試樣采用1200KGY劑量的γ射線輻射后進(jìn)行摩擦性能表征，摩擦性能表征方法條件和I相同；

III沖擊性表征是將試樣加工成推力軸承形狀，在軸承臺(tái)架上進(jìn)行沖擊性能測試，沖擊比壓20MPa，觀察材料是否破壞。

表1 實(shí)施例1～5的核泵用水潤滑軸承材料與硅化石墨軸承的性能檢測結(jié)果

從表1可以看出，本發(fā)明的核泵用水潤滑軸承材料具備良好的綜合性能，且各項(xiàng)性能皆優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。