阅读说明：本技术 一种由石英纤维与金属复合而成的耐高温密封件 (High-temperature-resistant sealing element formed by compounding quartz fibers and metal ) 是由 黄宗汉 李礼会 黄瑞昌 杨莲清 李明 刘峰 朱庆辉 钟书山 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及密封件领域,尤其涉及一种由石英纤维与金属复合而成的耐高温密封件,由内往外依次为石英纤维内芯,石英纤维编织层和高温合金丝编织层,所述石英纤维内芯由4束石英纤维束绞合,所述石英纤维束由8根1040dtex的石英纤维成束组成,所述石英纤维编织层由多层石英纤维立体紧密编织而成,编织密度达97％以上,所述高温合金丝编织层由直径为0.04mm±0.005的合金丝编织而成,编织结构为48×11/0.04,编织密度不小于95％,所述合金丝为固溶强化型钴基高温合金,加入14％的钨固溶强化并且加入较高含量铬和微量镧。本发明具有高温回弹性良好,结构细密,良好的气密性能,并且纤维结构为主体,弯曲性能良好、重量轻,且其材料成本与工艺成本都在较低的范围。(The invention relates to the field of sealing elements, in particular to a high-temperature-resistant sealing element formed by compounding quartz fibers and metal, which sequentially comprises a quartz fiber inner core, a quartz fiber braided layer and a high-temperature alloy wire braided layer from inside to outside, wherein the quartz fiber inner core is formed by twisting 4 bundles of quartz fiber bundles, the quartz fiber bundles are formed by bundling 8 1040dtex quartz fibers, the quartz fiber braided layer is formed by tightly braiding a plurality of layers of quartz fibers in a three-dimensional mode, the braiding density is over 97 percent, the high-temperature alloy wire braided layer is formed by braiding alloy wires with the diameters of 0.04mm +/-0.005, the braiding structure is 48 multiplied by 11/0.04, the braiding density is not less than 95 percent, the alloy wires are solid solution strengthening type cobalt-based high-temperature alloy, 14 percent of tungsten is added for solid solution strengthening, and higher content of chromium and trace lanthanum are added. The invention has the advantages of good high-temperature resilience, fine structure and good airtight performance, and the fiber structure is taken as a main body, thereby having good bending performance and light weight, and the material cost and the process cost of the fiber structure are in a lower range.)

一种由石英纤维与金属复合而成的耐高温密封件

【技术领域】

本发明涉及密封件领域，尤其涉及一种由石英纤维与金属复合而成的耐高温密封件。

【背景技术】

热密封件就是在指能承受接缝位移，能在1050℃的高温条件中保持完好的密封效果，当航天飞行器处于极端热环境时，用于降低高温密封时气流的流动性，避免大量热气传到内部结构中，为了达到气密目的而嵌入部件中的材料。

高超音速飞行器的主要密封位置是在操纵截面、缝隙接口、发动机与机身的交界面等处，其中在操作面主要用在前缘、副翼、襟翼，除去以上位置还有用于部分起落架门、座舱罩、通道以及货舱门和有效载重舱门等。

NASA Glenn研究中心(GRC)的研究人员在20世纪80年代后期和90年代初开展了一项内部项目，即为NASP发动机开发密封件，推进系统密封件的开发研究，除此还包括X-38项目、NASA-ARC项目、轨道飞行器试验密封和热防护制造等项目。经过几十年的发展，各类高温密封组件已经广泛应用在航天飞机、X-37B、X-38、HTV-2、X-51等飞行器中。

密封件用于高速飞行器中，要承受其在加速过程中高热负荷及氧化，所以对其本身的性能要求很高，既要满足使用机件复杂的构型，又要有良好的隔热性能和柔韧性，可以使发动机的气体泄漏降到最低；此外还要承受一定的压力与摩擦，必须具备良好的弹性和耐磨性，这样才能在载荷和使用过程中保持本身的完整性。

但是目前，国内外密封件的研究多数还是基线密封或者二维织物密封，其存在高温回弹性丧失、结构单一、加工复杂等特点，并且还具有以下缺点：

1.陶瓷片密封件属于易碎性材料，不可适用于弯折处热密封，一般只用于特殊场合，如高冲压发动机内。因此，有必要针对弯曲的间隙密封研制具有柔性且气密性良好的热密封件。

2.编织绳状热密封件的纤维结构中倾斜方向与织物成型方向垂直，单层厚度较薄，很难保证在其使用过程中的是否对间隙进行了有效的密封。

3.基线密封条结构的弹簧表面需硅化铌涂层，并进行高温热处理，价格昂贵，质量与刚度问题无法大范围使用。此热密封件织造工艺复杂，需要进行多个织造环节最终成型，织造成本高。基线密封条主要由防热毡，阻隔热量传递，从而起到密封作用，但是因其结构不连续，芯子易被抽离，从而使密封件失效。

本发明即是针对现有技术的不足而研究提出的。

【

发明内容

】

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供了一种由石英纤维与金属复合而成的耐高温密封件，具有高温回弹性良好，结构细密，良好的气密性能，并且纤维结构为主体，弯曲性能良好、重量轻，且其材料成本与工艺成本都在较低的范围。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种由石英纤维与金属复合而成的耐高温密封件,由内往外依次为石英纤维内芯，石英纤维编织层和高温合金丝编织层，所述石英纤维内芯由4束石英纤维束绞合，所述石英纤维束由8根1040dtex的石英纤维成束组成，所述石英纤维编织层由多层石英纤维立体紧密编织而成，编织密度达97％以上，所述高温合金丝编织层由直径为0.04mm±0.005的合金丝编织而成，编织结构为48×11/0.04，编织密度不小于95％，所述合金丝为固溶强化型钴基高温合金，加入14％的钨固溶强化并且加入较高含量铬和微量镧。石英纤维由高纯度二氧化硅和天然石英晶体制成的SiO2纯度高达99.99％的高性能无机纤维，直径一般为几微米～几十微米，质轻高强，具有强度高，介电常数和介电损耗小，耐高温一般在600～1500℃长期使用，膨胀系数小，耐腐蚀及可设计性好等一系列独特的优点，1040dtex石英纤维，密度：2.2g/cm³，断裂强度：1500-2400MPa，断裂伸长率：4.5％，在850℃下，纤维保留较高的强度和韧性，石英纤维编织层由石英纤维束作芯，再经过数层石英纤维立体紧密编织而成，编织密度达97％以上，各层空隙互相填补，经过多层的填补基本已无漏气风险，气密性能优异，合金丝是固溶强化型钴基高温合金，加入14％的钨固溶强化，使合金丝具有优良的高温热强性，添加较高含量铬和微量镧，使合金具有良好的高温抗氧化性能，同时具有满意的成形、焊接等工艺性能，适于制造航空发动机上在980℃以下要求高温和在1100℃以下要求抗氧化的零件，高温合金丝编织层在保证耐磨损防氧化防腐蚀的性能下，编织密度达97％以上具有良好的气密性能。

优选的，所述石英纤维内芯直径为0.8mm。

本发明与现有的技术相比有如下优点：

本方案设计的产品装配位置：排气装置与动力涡轮轴壳体组件之间，工作环境：燃气，工作环境温度：≤860℃，能达到1800小时的阶段使用寿命。

以往该产品都依赖进口，本方案的设计填补了国内复合材料密封件的空白，对先进装备国产化作出了比较突出的贡献。产品的纤维编织结构柔软性良好，可用于弯曲的间隙密封。纤维的耐热性良好，物理强度高，其回弹性能也比较良好；因其优异的编织结构设计，气密性能满足大部分密封件的要求；产品使用的石英纤维与高温合金丝均为国产产品，其价格比较有优势，在需求成本上有比较大的竞争力。

【附图说明】

下面结合附图对本发明的

具体实施方式

作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图中：1、石英纤维内芯；2、石英纤维编织层；3、高温合金丝编织层；

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种由石英纤维与金属复合而成的耐高温密封件,由内往外依次为石英纤维内芯1，石英纤维编织层2和高温合金丝编织层3，石英纤维内芯1由4束石英纤维束绞合，石英纤维束由8根1040dtex的石英纤维成束组成，石英纤维编织层2由多层石英纤维立体紧密编织而成，编织密度达97％以上，高温合金丝编织层3由直径为0.04mm±0.005的合金丝编织而成，编织结构为48×11/0.04，编织密度不小于95％，合金丝为固溶强化型钴基高温合金，加入14％的钨固溶强化并且加入较高含量铬和微量镧。石英纤维由高纯度二氧化硅和天然石英晶体制成的SiO2纯度高达99.99％的高性能无机纤维，直径一般为几微米～几十微米，质轻高强，具有强度高，介电常数和介电损耗小，耐高温一般在600～1500℃长期使用，膨胀系数小，耐腐蚀及可设计性好等一系列独特的优点，1040dtex石英纤维，密度：2.2g/cm³，断裂强度：1500-2400MPa，断裂伸长率：4.5％，在850℃下，纤维保留较高的强度和韧性，石英纤维编织层2由石英纤维束作芯，再经过数层石英纤维立体紧密编织而成，编织密度达97％以上，各层空隙互相填补，经过多层的填补基本已无漏气风险，气密性能优异，合金丝是固溶强化型钴基高温合金，加入14％的钨固溶强化，使合金丝具有优良的高温热强性，添加较高含量铬和微量镧，使合金具有良好的高温抗氧化性能，同时具有满意的成形、焊接等工艺性能，适于制造航空发动机上在980℃以下要求高温和在1100℃以下要求抗氧化的零件，高温合金丝编织层3在保证耐磨损防氧化防腐蚀的性能下，编织密度达97％以上具有良好的气密性能。

其中，石英纤维内芯1直径为0.8mm。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些变化、修改、替换和变型，也应视为本发明的保护范围。