ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Конструкционный графит и его свойства из "Действие облучения на графит ядерных реакторов " В Периодической системе Д. И. Менделеева углерод расположен в IV группе элементов. Порядковый номер углерода 6. Углерод состоит из двух стабильных изотопов с массовыми числами 12 (98,892%) и 13 (1,108%). Относительная атомная масса природного углерода 12,01115 0,00005. [c.9] В природе углерод встречается в виде кристаллических (алмаз и графит) и аморфных модификаций (каменный уголь, нефтяные битумы и т. д.). Углерод может переходить из одной модификации в другую. Тройная точка, соответствующая равновесию системы алмаз—графит—жидкий углерод (определенная не очень точно), находится при температуре 4100 К и давлении (12,5—13) 10 кгс/см . Равновесие системы графит— пар при давлении 1 кгс/см имеет место при температуре 3640 25 К. С ростом давления до 105 кгс/см равновесная температура увеличивается до 4000 К. Температура тройной точки (графит—жидкость—пар) составляет 4020 50 К при давлении 125 15 кгс/см [128]. [c.9] Графит имеет гексагональную структуру атомы углерода-расположены в вершинах правильных плотноупакованных шестиугольников (гексагонов), аналогичных бензольным кольцам.. Такие плоскости называют базисными. Каждый атом в базисной плоскости связан с тремя соседними, расположенными от него на расстоянии 1,415 А. Энергия связи между атомами составляет 170 ккал/г-атом. [c.9] Всем видам искусственного и природного графита свойственны различные устойчивые дефекты структуры. В зависимости от степени регулярности и характера дефектов в весьма широком диапазоне изменяются механические, теплофизические, полупроводниковые и другие практически важные свойства графитовых материалов. Дополнительное разнообразие вносят гетероатомы, входящие в углеродные материалы либо в составе функциональных группировок на призматических гранях кристаллов графита, либо в форме соединений, внедренных в межплоскостное пространство, либо в виде механических примесей. [c.10] В качестве конструкционных материалов в реакторострое--нии применяют в основном искусственные графиты. Их изготавливают по электродной технологии из шихты (механической смеси), содержащей л 75% полидисперсного кокса (наполнитель) и 25% каменноугольного пека (связующее). При этом особенности сырья, технологии его подготовки и т. п. существенным образом влияют на свойства, а следовательно, и на работоспособность искусственного графита. Поэтому ниже рассмотрена технология получения конструкционного графита для реакторной техники и ее влияние на эксплуатационные свойства материала. [c.10] Основные технологические приемы получения углеродных материалов — измельчение исходных сырьевых материалов, смешение со связующим веществом, прессование и обжиг изделий в защитной среде (засыпке) — были разработаны и осуществлены в промышленности в 80-х годах прошлого столетия. Примерно в то же время впервые была применена каменноугольная смола в качестве связующего вещества. В конце XIX столетия был открыт способ получения искусственного графита. [c.11] Основные технологические операции в производстве углеродных материалов сохранились до настоящего времени. Наряду с ними в современной промышленности существует большое число разработанных и принятых в производстве вспомогательных операций. Основные операции обязательны для всех видов изделий, в то время как вспомогательные операции могут применяться лишь для того или иного вида изделия. [c.11] В связи с тем что каждая технологическая операция вносит свой вклад в формирование свойств графитового материала, иже дается краткая характеристика их. [c.11] Сырьевые материалы. Свойства конструкционного графита и его поведение при эксплуатации в большой степени определяются свойствами используемых при его производстве сырьевых материалов и первоначальной обработкой их, особенно режимом коксования. Поэтому рассмотрим особенности структуры коксов, наиболее широко используемых в производстве конструкционного графита. Кокс —один из важнейших видов сырья для электродного и электроугольного производства, особенно для графитовых изделий. Наибольшую ценность представляют малозольные коксы, зольность которых не превышает 1%. [c.11] В СССР производят два вида малозольных коксов — нефтяные и пековые. Первые получают коксованием нефтяных остатков, вторые — переработкой на кокс каменноугольного пека. Свойства нефтяных коксов зависят главным образом от вида нефтяных остатков, из которых они получаются, и в меньше степени от условий коксования. Поэтому нефтяные коксы разделяют на две большие группы крекинговые — из остатков переработки нефтепродуктов крекинг-процессом и пиролизные коксы — из остатков пиролиза. [c.12] Крекинг-процесс ведется при температуре 500° С. При этой температуре сажа не образуется и ароматизация крекинг-остатков развивается медленно. Пиролиз протекает при атмосферном давлении и температуре 650—750° С. Поэтому пиролизные остатки всегда значительно ароматизированы, содержат большое количество сажистого углерода и могут иметь различные состав и молекулярную структуру. Поэтому и коксы, полученные из такого сырья, будут обладать различными свойствами. [c.12] Частицы коксов имеют удлиненную форму (анизометрич-ны). Это объясняется тем, что в процессе коксования молекулы ароматических соединений имеют тенденцию ориентироваться по плоскостям бензольных колец параллельно ячеистым стенкам кокса. Форма зерен антрацита также анизометрична из-за слоистого характера его строения. Такая форма и свойства зерен весьма существенно влияют на анизотропию свойств формованных изделий. [c.12] Структура отечественного крекингового кокса из низкотемпературного сырья струйчатая с длинными сильноанизометрич-ными структурными элементами. При прокаливании в структуре развивается большое число трещин параллельно направлению волокон. В результате этого при измельчении кокса получаются частицы пластинчатой формы. Крекинговые коксы имеют мелкие поры, что придает этому коксу в шлифе сетчатую структуру. Большое число закрытых микропор в крекинговом коксе осложняет прессование, ведет к образованию трещин в изделиях после снятия нагрузки 1[57, с. 43]. [c.13] В пиролизных коксах поры крупнее, частицы кокса имеют плотные стенки, в которых почти отсутствуют микропоры. Эти различия в структуре обусловлены, с одной стороны, наличием в пиролизных остатках большого количества карбоидов, а с другой — неодинаковой степенью газовыделения при коксовании [61, с. 25]. [c.13] Рентгенографическое исследование текстуры частиц, отобранных из помола кокса марки КНПС после прокаливания, также показало их невысокую текстурированность, которая практически не меняется и после графитации при 3000° С. [c.16] Поведение коксов при графитации также различно. Из крекингового кокса получается графит жирный, мягкий на ощупь, с высокой электрической проводимостью, изделия из которого легко поддаются механической обработке и шлифовке. Из пиролизного кокса, представляющего конгломерат двух различных структур углеродистых веществ — сферолитовую и струйчатую,— получается жесткий графит с меньшей электрической проводимостью и более низкой плотностью. [c.16] Вернуться к основной статье