机械密封以其密封性能好,可靠性高的优点在航天动力系统中广泛应用。作为防止涡轮泵液体介质泄漏的关键基础件,普遍存在摩擦、磨损、泄漏等问题。目前,航天涡轮泵朝高转速、大温差等苛刻工况进一步发展,为避免密封失效,密封副摩擦材料的选择的重要性逐渐凸显。本文在现役高速密封材料的基础上,增选了6款石墨材料和2款铜合金材料,对其开展了试验研究。首先,对软质密封材料机械性能和热性能进行了测试,总结了不同材料性能特点和差异,在此基础上对材料金相进行观察,建立了材料性能和组织结构之间的关系,研究表明:浸渍相主要影响浸渍石墨材料的力学性能,基体则决定了材料的热性质;晶粒呈板条状的锡青铜强度更好,锌含量高的锰黄铜导热性能更佳。其次,采用销/盘接触形式在UMT-3摩擦磨损试验机上开展了试验研究,基于分式析因设计方法,采用正交试验对比了多个因素与软质材料摩擦学性能的关联程度,结果表明:决定配对副摩擦学性能的因素由主到次依次为转速、盘表面粗糙度、石墨种类和载荷。并针对速度和载荷开展了单因素摩擦磨损试验,研究了工况参数对不同软质材料摩擦学特性的影响规律,结合磨损表面和转移层表面形貌,分析其不同的磨损机制,结果表明:干态下石墨材料磨损机制主要是粘着磨损;锡青铜易与不锈钢盘胶合失效,锰黄铜在各个工况下均为剧烈的粘着磨损。最后,对不同润滑条件下配对副的摩擦学特性进行了试验研究,基于液体润滑理论,对不同阶段摩擦面间润滑状态进行了考察。乏油工况下,转速较低时配对副间始终保持良好的油润滑条件。高速下摩擦状态从全膜润滑转变为到混合摩擦,最后转变为干摩擦;富油工况下,所有试验组均处于全膜润滑状态,几乎不发生磨损。本文研究了不同因素与配对副摩擦磨损性能的关联度,并对不同配副组合的摩擦学性能进行了比较,优选了适宜高速环境工作的配对材料。下一步可以在本研究基础上进行全尺寸密封环的台架试验,以获得更完善的试验数据。