金属橡胶材料是一种高回弹性、大阻尼纯金属材料,它以金属丝为原材料,经过特殊工艺制备而成。由这类材料制备而成的金属橡胶密封件具有承载能力强、耐高温高压、耐腐蚀、耐辐射及抗疲劳等特性,可以应用在航空航天、深海探索、石油化工等对密封件性能要求苛刻的环境中,具有良好的发展前景。但是,金属橡胶密封件也因其具有独特的结构、特殊的制备方法、性能测试较难等问题制约了此类密封件的发展与应用。基于此,本文将开展金属橡胶密封件制备工艺研究、动静态力学性能测试及理论分析、疲劳磨损寿命分析。研究了大环径比O形金属橡胶密封件的制备工艺技术,通过自主研制的制备工装和制造工艺解决了金属橡胶材料成型难等技术问题;研制出一套制备金属橡胶密封件包裹层的弯管机构;制备出满足试验要求的若干不同孔隙度和不同后处理方法的金属橡胶内芯及金属橡胶密封件。开展了准静态常温下金属橡胶弹性内芯和金属橡胶密封件的力学性能试验。通过金属橡胶弹性内芯压缩试验可得:损耗因子和能量耗散随孔隙率的增大而增大。相同孔隙率的试样在相同载荷下,热处理试样的损耗因子和能耗均小于常温试样;对比两者的压缩试验可得:金属橡胶密封件因存在包裹层,使其具有更大的承载能力和明显的“转折区”;利用最小二乘法对密封件的力-位移曲线进行多项式拟合并分析其静刚度,研究表明:拟合效果较佳,试样的静刚度随孔隙度增加而减小,且载荷越大,试样的刚度越大,金属橡胶密封件可满足设计要求。开展了不同孔隙度、加载振幅、激振频率下的金属橡胶密封件动态力学性能测试,通过单因素对照试验可得:研制的金属橡胶密封件可以满足在狭窄设计工作空间中产生微位移的设计要求。通过分析正交试验数据得出影响密封件阻尼特性大小的因素关系:孔隙度＞振幅＞频率,说明设计的金属橡胶密封件可以在设计要求的频率范围内使用。建立金属橡胶密封件的阻尼力学模型,利用MATLAB软件对模型中的待定系数进行参数识别,模型和实测数据具有一致性。开展了不同孔隙度、加载振幅、激振频率下的金属橡胶密封件动态疲劳寿命试验,结果表明:金属橡胶密封件的迟滞回线呈现明显的“柳叶状”,并且在15万次振动周期前耗能能力下降较快;金属橡胶密封件的刚度随着孔隙度的增加而减小,试验样件的疲劳损伤随着孔隙度的增加而减小;加载振幅的增加将加剧金属橡胶密封件疲劳磨损,结合试验和理论分析可得:此类金属橡胶密封件可满足企业和课题对密封件的疲劳寿命性能的要求。