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摘 要： 本文对高温高压复合密封材料的研究及应用进行实验分析。首先，针对了本次研究内容进行正交试验法优选设计。其次，研究分析实验结果。
关键词： 高温高压；复合密封材料
【中图分类号】 TB33 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）17-0220-02
引言：
高溫高压复合密封材料是一种十分常见的装封技术，在我国各生产领域上有有所涉及，因此，对高温高压复合密封材料的应用应该有所了解。本文主要通过正交试验法优选设计实验对高温高压复合密封材料进行研究，再分析实验结果得出最优选设计方案。
一、正交试验法优选设计
1.正交试验设计的要求和因素。
现对复合密封材料进行研究，经过分析得知复合密封材料的构成是将聚四氟乙烯树脂作为基体，再由三种填充剂进行填充，其中这三种填充剂分别是纤维类增强填充剂、非金属类润滑填充剂、金属类耐磨导热填充剂。为了方便研究，现将这三种填充剂进行编号，分别与TS1、TS2和 TS3相对应。
正交试验设计中，分别将TS1、TS2和 TS3确定为三个因素，并且根据每个因素还要选取出三个不同的水平数值。
要求：不需要考虑每个因素间的交互作用，并且在研究时，选取的水平数值不会影响到整体因素以及实验结果。
2.正交试验设计的评价指标。
进行正交试验时必须要有相对应的评价指标，现将抗拉强度、硬度和弹性模量规定为本次设计的正向评价指标，而将磨损率规定为逆向评价指标。通过这四项指标的建立，完成整体、全面的综合性评价体系，最终得出整体最优的试验结果。
3.归一化处理设计。
（1）变异系数法求权重。
对变异系数法进行设计，需要对设计指标中包括的所有信息进行计算，将其计算结果作为指标权重值。利用这种方法可以十分客观的看到赋值权重的直接手段，避免了人为造成的随意性。同时，可以使用每一项指标对应的变异系数去确定取值误差的偏移程度，以免发生有指标选取不同的纲领而造成的较大的误差出现。
各项指标的变异系数公式为：
公式中，将Vi定义为第i项指标的变异系数，（i的取值范围为1到无限大）；σi则是此项的指标标准差；而xi则是此项指标的平均数。另外还有：
各项指标的权重公式为：
通过变异系数法，便可以及计算出抗拉强度、断裂伸长率、硬度、弹性模量这四个指标各自的权重。
（2）利用权重求综合指标。
我们都知道复合材料的抗拉强度、硬度、弹性模量以及磨损率这四个指标的基本测试单位并不一致，这就不能够直接进行计算，因此，需要在正交试验中，进行不同单位数据的统一标准化赋值，即为设置一个符合标准的统一参考评价标准参数，通过比较进行确定数据正确指标的方式。简单来说就是将数据归一。我们将这种方法称之为均值化法。
设x1 ，x2 ，…，xn为正向序列，新序列y1 ，y2 ，…，yn则取值为0至1之间，并且不存在单位不统一的情况，对其进行变换，得出公式：
因此得出每个评价指标公式：
其中： yi 为归一化分指标参数；Wi为各自的权重。
二、正交试验结果
根据实验进行三层水平数据分析，以及抗拉强度、硬度、弹性模量以及磨损率这四个指标的具体数据，得出下表。
三、正交试验结果分析
1.直观分析法。
通过直观分析，发现就是三层水平数据下的各综合指数的平均值，因此，它主要反映了针对每个水平层次的效果的优劣问题，即数据越大，此水平越好；反之，数据越小，此水平越差。因此，相比较而言，K2的数值大于K1与K3，这就表明了最优水平组合就是TS1K2 、TS2K2 、TS3K2。也就是说最好的构成应该是由17%纤维类增强填充剂、8%非金属类润滑填充剂、4%金属类耐磨导热填充剂加上71% 的聚四氟乙烯树脂进行配比的。
2.极差分析。
极差R通常是反应同一水平下的动态数值的离散程度的，由此可以看出对实验的结果影响问题。即极差越大离散程度就越大，也代表了对试验结果的影响越大；反之，极差越小离散程度就越小，代表了对试验结果的影响越小；由表1可知， TS3 的极差是26.99，TS2的极差是9. 27，，TS1的极差是6. 54。因此，得出结果，TS3含量的极差最大，离散程度最大，对试验影响最大，是最主要的影响因素。
四、填充改性优选后检验实验
通过对以上数据的两种方法分析，得出了最优水平组合就是TS1K2 、TS2K2 、TS3K2。而后经过对其进行补充实验的验证，分析这种复合材料的密封性能，分别是：13. 1MPa的屈服强度、466. 016 MPa的弹性模量、24. 460MPa的拉伸强度以及指标为2. 0的磨损率。计算后得出最终综合指标：118.36，由此结果可知，最佳工艺参数的选取是合理可靠的。
因此，此次复合密封材料的最优配方为：71%聚四氟乙烯+17%纤维类增强填充剂+8%非金属类润滑填充剂+4%金属类耐磨导热填充剂。
总结：高温高压复合密封材料在生产中不可或缺，本文通过正交试验法对一类高温高压复合密封材料进行了的研究及分析，得出了一种在生产生活中具有实际应用价值的关于复合密封材料的较优配方。
参考文献
[1] 肖军，樊会涛，樊来恩.改性炭纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备[J].高分子材料科学与工程. 2011，09（04）：109-112
[2] 王喜春，苏华，宗兆科.周向收敛型动压式指尖密封的结构优化及其动态性能仿真[J].航空学报. 2011，06（02）：89-120
[3] 颜录科，李炜光，寇开昌，徐鸥明，高莉宁.炭纤维/聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能[J].高分子材料科学与工程. 2010，05（08）：104-123
关键词： 高温高压；复合密封材料
【中图分类号】 TB33 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）17-0220-02
引言：
高溫高压复合密封材料是一种十分常见的装封技术，在我国各生产领域上有有所涉及，因此，对高温高压复合密封材料的应用应该有所了解。本文主要通过正交试验法优选设计实验对高温高压复合密封材料进行研究，再分析实验结果得出最优选设计方案。
一、正交试验法优选设计
1.正交试验设计的要求和因素。
现对复合密封材料进行研究，经过分析得知复合密封材料的构成是将聚四氟乙烯树脂作为基体，再由三种填充剂进行填充，其中这三种填充剂分别是纤维类增强填充剂、非金属类润滑填充剂、金属类耐磨导热填充剂。为了方便研究，现将这三种填充剂进行编号，分别与TS1、TS2和 TS3相对应。
正交试验设计中，分别将TS1、TS2和 TS3确定为三个因素，并且根据每个因素还要选取出三个不同的水平数值。
要求：不需要考虑每个因素间的交互作用，并且在研究时，选取的水平数值不会影响到整体因素以及实验结果。
2.正交试验设计的评价指标。
进行正交试验时必须要有相对应的评价指标，现将抗拉强度、硬度和弹性模量规定为本次设计的正向评价指标，而将磨损率规定为逆向评价指标。通过这四项指标的建立，完成整体、全面的综合性评价体系，最终得出整体最优的试验结果。
3.归一化处理设计。
（1）变异系数法求权重。
对变异系数法进行设计，需要对设计指标中包括的所有信息进行计算，将其计算结果作为指标权重值。利用这种方法可以十分客观的看到赋值权重的直接手段，避免了人为造成的随意性。同时，可以使用每一项指标对应的变异系数去确定取值误差的偏移程度，以免发生有指标选取不同的纲领而造成的较大的误差出现。
各项指标的变异系数公式为：
公式中，将Vi定义为第i项指标的变异系数，（i的取值范围为1到无限大）；σi则是此项的指标标准差；而xi则是此项指标的平均数。另外还有：
各项指标的权重公式为：
通过变异系数法，便可以及计算出抗拉强度、断裂伸长率、硬度、弹性模量这四个指标各自的权重。
（2）利用权重求综合指标。
我们都知道复合材料的抗拉强度、硬度、弹性模量以及磨损率这四个指标的基本测试单位并不一致，这就不能够直接进行计算，因此，需要在正交试验中，进行不同单位数据的统一标准化赋值，即为设置一个符合标准的统一参考评价标准参数，通过比较进行确定数据正确指标的方式。简单来说就是将数据归一。我们将这种方法称之为均值化法。
设x1 ，x2 ，…，xn为正向序列，新序列y1 ，y2 ，…，yn则取值为0至1之间，并且不存在单位不统一的情况，对其进行变换，得出公式：
因此得出每个评价指标公式：
其中： yi 为归一化分指标参数；Wi为各自的权重。
二、正交试验结果
根据实验进行三层水平数据分析，以及抗拉强度、硬度、弹性模量以及磨损率这四个指标的具体数据，得出下表。
三、正交试验结果分析
1.直观分析法。
通过直观分析，发现就是三层水平数据下的各综合指数的平均值，因此，它主要反映了针对每个水平层次的效果的优劣问题，即数据越大，此水平越好；反之，数据越小，此水平越差。因此，相比较而言，K2的数值大于K1与K3，这就表明了最优水平组合就是TS1K2 、TS2K2 、TS3K2。也就是说最好的构成应该是由17%纤维类增强填充剂、8%非金属类润滑填充剂、4%金属类耐磨导热填充剂加上71% 的聚四氟乙烯树脂进行配比的。
2.极差分析。
极差R通常是反应同一水平下的动态数值的离散程度的，由此可以看出对实验的结果影响问题。即极差越大离散程度就越大，也代表了对试验结果的影响越大；反之，极差越小离散程度就越小，代表了对试验结果的影响越小；由表1可知， TS3 的极差是26.99，TS2的极差是9. 27，，TS1的极差是6. 54。因此，得出结果，TS3含量的极差最大，离散程度最大，对试验影响最大，是最主要的影响因素。
四、填充改性优选后检验实验
通过对以上数据的两种方法分析，得出了最优水平组合就是TS1K2 、TS2K2 、TS3K2。而后经过对其进行补充实验的验证，分析这种复合材料的密封性能，分别是：13. 1MPa的屈服强度、466. 016 MPa的弹性模量、24. 460MPa的拉伸强度以及指标为2. 0的磨损率。计算后得出最终综合指标：118.36，由此结果可知，最佳工艺参数的选取是合理可靠的。
因此，此次复合密封材料的最优配方为：71%聚四氟乙烯+17%纤维类增强填充剂+8%非金属类润滑填充剂+4%金属类耐磨导热填充剂。
总结：高温高压复合密封材料在生产中不可或缺，本文通过正交试验法对一类高温高压复合密封材料进行了的研究及分析，得出了一种在生产生活中具有实际应用价值的关于复合密封材料的较优配方。
参考文献
[1] 肖军，樊会涛，樊来恩.改性炭纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备[J].高分子材料科学与工程. 2011，09（04）：109-112
[2] 王喜春，苏华，宗兆科.周向收敛型动压式指尖密封的结构优化及其动态性能仿真[J].航空学报. 2011，06（02）：89-120
[3] 颜录科，李炜光，寇开昌，徐鸥明，高莉宁.炭纤维/聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能[J].高分子材料科学与工程. 2010，05（08）：104-123