随着工业技术的进步与发展,机械密封运行的工况向着高温、高压和高速方向发展,对密封端面的材料及摩擦磨损性能提出了更高的要求。本文选取了典型的石墨/碳化硅密封端面配副,探究其端面浸渍及织构薄膜强化方法及端面配副的摩擦学性能。针对机械密封用浸渍树脂石墨、浸渍锑石墨和未浸渍石墨,试验研究了在不同载荷和温度等工况下的摩擦学性能。结果表明,高温下浸渍金属锑石墨的摩擦学性能最好,摩擦系数相比于浸渍树脂石墨降低约21.9%,比未浸渍石墨降低37.7%。载荷较高时,浸渍金属石墨能保持良好的润滑性能。常温下浸渍树脂与金属的石墨磨痕深度相比于浸渍前的石墨分别可降低80%和60%,浸渍树脂石墨耐磨性能更好。针对密封硬质端面,采用激光加工技术构造强化织构表面,试验研究了不同工况条件和不同织构尺寸参数对碳化硅-石墨配副摩擦学性能的影响规律。端面织构强化可以有效提升机械密封端面的摩擦学性能,经过对比得出摩擦学性能最好织构参数的摩擦系数下降48.2%,磨损量降低52.9%。获得在不同的工况参数下的最优的织构强化尺寸:织构分布间隔角度α=15°,织构边长尺寸a=7mm,织构旋转角度β=0°,织构深度h=20μm。采用ANSYS软件,分析了织构强化端面的接触状态。探究了织构强化密封端面的减磨原因。在碳化硅密封端面制备出类金刚石碳薄膜、氮化铬薄膜、氮化钛强化薄膜,实验分析了不同工况条件下的三种典型强化薄膜的摩擦学性能。分析结果表明,薄膜大幅提升了密封端面的摩擦学性能,比起光滑表面试验件分别相对减少了70%、71.9%和73.8%。在三种薄膜上进行织构强化,对织构薄膜强化后的机械密封端面试件进行了摩擦学性能研究。发现在与浸渍石墨对磨的摩擦实验中,织构薄膜有效地结合了织构与薄膜两种方法对密封端面强化的方法的优势,获得了更好的摩擦学性能。三种织构薄膜强化表面中,类金刚石织构薄膜对表面的减摩效果最为良好,最适合用于进行密封端面的表面强化。通过本文的研究,得到了更好的密封端面减少摩擦,抵抗磨损的技术和方法。可以为拓宽端面密封工作范围,增加其运行寿命提供思路。