ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ ВИДЫ УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ свойства графита Тепловые свойства из "Углеграфитовые материалы " Применение в электротермии. Применение в химии. Применение в элементах машин Список литературы. [c.3] Графит принадлежит к числу материалов, обладающих уникальными физическими, механическими, химическими и другими свойствами. Противоречивость свойств графита проявляется в различных условиях с одной стороны он легко окисляется при повышении температуры, с другой — является одним из наиболее инертных веществ в кислотах сравнительно мягкий и хрупкий при низких температурах, он повышает свою прочность при высоких температурах. Уникальны свойства по теплопроводности, которые позволяют использовать графит и как теплоизоляционный, и как теплопроводный материал по величине теплопроводность близка к теплопроводности меди. [c.4] Анизотропия свойств графитовых материалов, особенно пироуглерода и пирографита, обеспечивает потребителю широкие возможности их использования например, один и тот же элемент может быть использован и в качестве электропроводного, и в качестве электроизоляционного материала. В зависимости от условий применения графит может быть и хорошим антифрикционным материалом, и материалом с очень сильным износом. В технике высоких температур графит нашел всеобщее признание как одно из самых тугоплавких веществ. Трудно найти такую отрасль промышленности, в которой не было бы потребности в углеграфитовых материалах. В качестве материалов подшипников и вкладышей он используется в машиностроении, судостроении, авиации и др. В качестве конструкционного материала —в высокотемпературных установках, теплообменниках для химической промышленности, в ядерной технике, в создании композиционных материалов для авиации, в ракетной технике, судостроении. Тепловые свойства графита широко используются в высокотемпературных установках, в том числе в МГД-генераторах, а также в ракетной технике. В ракетах, работающих на твердом топливе, графит применяется для деталей соплового аппарата. Поверхность горловины сопла может нагреваться до температуры, которая всего лишь на 55—110 град ниже теоретической температуры вспышки топлива, колеблющейся в пределах 2700—3600°С [173, с. 18—40]. Для ядерных ракет графит является одним из лучших материалов, поскольку он обладает высокой температурой плавления, отличной термостойкостью и хорошей технологичностью [173, с. 41—65]. Все большее значение приобретают углеграфитовые материалы при литье металлов как для тиглей, так и для литейных форм. [c.4] Требования вакуумной техники к графитовым материалам заключаются в создании изделий с минимальным газосодержанием, причем структура графита должна обеспечить легкое газоотделение. Кроме того, графитовый материал не должен пылить. [c.5] Химически пассивными материалами могут быть угли и графиты, обладающие максимальной поверхностной плотностью, а следовательно, непроницаемостью для жидкостей и газов. Это достигается как прессованием и специальной термообработкой, так и путем поверхностного насыщения специальными видами углеграфитовых материалов, а также нанесением покрытий, снижающих химическую активность графита. Для использования в качестве катализаторов сортов углеграфитовых материалов с высокой поверхностной активностью необходима высокая открытая пористость, равномерно распределенная по всему объему, при сохранении достаточной прочности. [c.6] Чистота графита по примесям, прочность и газонепроницаемость — основные требования, предъявляемые к ядерным составам графита. В настоящее время разработано такое множество сортов графита, что в одной, сравнительно небольшой работе не представляется возможным уделить необходимое внимание каждому из них. [c.6] Автор умышленно не касается технологии производства, поскольку этому вопросу посвящена обширная литература [1, 3, 7, 8, 9, 25]. Не рассматриваются также углеграфитовые материалы для щеток, для спектрографии, для получения реплик, поскольку эти вопросы могут интересовать сравнительно узкий круг читателей. [c.6] В книге обобщены литературные материалы и опыт автора по исследованию свойств и применению углеграфитовых материалов в различных, в основном высокотемпературных областях науки и техники. Материал справочника скомпонован таким образом, что структура, марки и основные технологические особенности получения (очень коротко) сосредоточены в первой главе, все свойства — во второй, а использование материалов в промышленности — в третьей, кроме антифрикционных сортов графита, применение которых изложено вместе со свойствами. [c.6] Такое построение справочника позволяет читателю быстро найти углеграфитовый материал, свойства которого удовлетворяли бы его требованиям, например по плотности, прочности, теплопроводности, и проследить закономерности интересующих его свойств в зависимости от различных факторов пористости, анизотропии, температуры, давления. [c.6] Автор искренне благодарит члена-корреспондента АН УССР, заслуженного деятеля науки и техники УССР Г. В. Самсонова за помощь и ценные советы, использованные при составлении справочника. [c.6] К этим группам следует добавить еще и пятую — искусственные алмазы. [c.7] При высоких температурах наиболее стабильной модификацией является графит. Процесс перехода углеродистых материалов в состояние более высокой кристаллографической упорядоченности называется графитиза-цией. Температуры перехода алмаза в графит представлены в табл. 1. [c.9] В табл. 2 приведены значения коэффициента графитизации от температуры [4]. [c.9] Как видно из табл. 2, степень графитизации для разных веществ различна при одних и тех же параметрах нагрева (температура, время выдержки). Поэтому трудно предполагать, что можно добиться большой стабильности свойств при высокотемпературном нагреве различных углеродистых материалов. Влияние защитной среды (азот. [c.9] При испарении примесей в высоком вакууме их перемещение по порам происходит за счет разности давлений. Скорость процесса в целом определяется скоростью наиболее медленной стадии. При относительно низких температурах процесс будет лимитироваться диффузией примесей в решетке графита и химическими превращениями. При температурах выше 2000° С лимитирующим этапом процесса удаления примесей из графита будет перенос вещества в порах. [c.11] Графит может быть очищен следующими методами. Примеси группы I и азот можно удалять при высокой температуре в вакууме. Примеси группы 3 удаляются испарением в вакууме при высокой температуре, а также путем превращения их в хлориды, которые уносятся потоком газа. Скорость испарения графита значительно ниже скорости испарения многих примесей, поэтому нагрев графита в вакууме при температуре выше 2000° С и достаточная выдержка приводят к испарению большинства примесей. Для примесей группы 4 и бора, образующих устойчивые, трудно летучие карбиды, наиболее эффективной является очистка хлором с целью перевода этих примесей в летучие хлориды. Примеси группы 5 в основном легко удаляются при нагревании. Слоистые соединения устойчивы при от. носительно низких температурах. [c.11] Технологические особенности получения этих материалов весьма различны. В общем все технологии можно разделить на две группы в первой материал подвергается графитизации, во второй — только обжигу, или обходятся даже без него. В табл. 3, 4 представлены некоторые, наиболее распространенные марки углеграфитовых материалов и их основное назначение. Для сравнения в табл. 5 приведены некоторые промышленные марки природных графитов. [c.15] В состав золы входят различные элементы, содержание которых приведено в табл. 6 [10]. [c.15] Содержание примесей в особо чистых сортах графита приведено в табл. 7 [222, 223]. [c.15] Из того же материала выпускается порошок с размерами частиц не более 0,09 мм. [c.15] Вернуться к основной статье