Графиты конструкционного назначения

Конструкционные графиты относятся к искусственным углеродным материалам. Использование этих материалов в различных областях техники и промышленности вызвано их уникальными физико-механическими и химическими свойствами. Искусственный графит, как конструкционный материал, имеет очень высокую температуру сублимации (он остается твердым даже при 4000 К), обладает высокой механической прочностью, которая даже возрастает с повышением температуры. Искусственный графит характеризуется небольшой плотностью, ему присущи довольно хорошие тепло- и электропроводность. Высокая теплопроводность искусственного графита в сочетании с низкими модулем упругости и коэффициентом линейного расширения обеспечивают его высокую термическую стойкость и снижают возможность растрескивания изделий из графита при тепловых ударах.
На воздухе графит практически не окисляется до температуры 4000С, в двуокиси углерода – до 5000С. При воздействии на графит более высоких температур изделия из него используются в нейтральной или защитной среде. Искусственный графит относительно легко вступает в реакции со многими металлами и металлоидами при повышенных температурах и в то же время ведет себя весьма инертно с кислотами, растворами солей, органическими соединениями. Он склонен к образованию слоистых соединений с галоидами и щелочными металлами.
Хорошие антифрикционные свойства графита обусловлены его слоистой структурой и малыми величинами сил связи между графитовыми слоями, что приводит к скольжению одного слоя относительно другого под действием небольших сдвигающих усилий.
Графит легко поддается механической обработке, что позволяет вытачивать из него сложные фасонные изделия на металлообрабатывающих станках обычным режущим инструментом при больших скоростях резания с большим сечением среза. Удельное сопротивление резанию для графита в 20 раз меньше, чем для чугуна. Силы резания в 30-50 раз меньше, чем при обработке конструкционной стали. Чистота обработки графита зависит от его пористости и зернистости.
Конструкционный графит (особо чистый) имеет низкий коэффициент поглощения нейтронов, равный 3х10-2м-1, и самый высокий (после тяжелой воды) коэффициент замедления нейтронов (~200), что позволяет использовать искусственный особо чистый графит в атомных реакторах.
Искусственный графит может быть получен почти из любого углеродсодержащего материала, который после нагревания дает высокоуглеродистый остаток. На практике производство графитов базируется на применении коксов различной микроструктуры в качестве наполнителей и как связующих веществ пеков, получаемых, как правило, из каменноугольных смол. Технология получения конструкционных графитов состоит в подготовке наполнителя (стадий прокаливания, измельчения и разделения на фракции), смешивании подготовленной шихты с пеком и прессовании полученной массы в заготовки требуемых габаритов. Затем «зеленые» заготовки обжигаются, пропитываются при необходимости каменноугольным пеком до достижения необходимой плотности, и после операции последнего обжига графитируются. Изменяя состав и дисперсность исходного сырья или технологические процессы, можно получать графит с разнообразными заданными свойствами.
Конструкционным графитам присуща анизотропия свойств. Например, наибольшее значение предела прочности при растяжении наблюдается в направлении, параллельном ориентации частичек (зерен) кокса-наполнителя, а наибольшее значение предела прочности при сжатии и изгибе – в перпендикулярном направлении.
Изделия из конструкционных марок графита применяются в таких эксплуатационных условиях, в которых не могут работать или использоваться (из-за загрязнения продукта или среды, быстрого износа и т.д.) другие виды материалов. Для разнообразных эксплуатационных условий созданы специальные, приспособленные к ним марки графита.
29.06.2013

29.06.2013, 3186 просмотров.