模压法成型中间相炭微球碳材料的微观结构与性能分析.pdfVIP

第一章 绪论 (4)抗热震性能高。这是由于碳材料的热导率高、线膨胀系数小和弹性模 量低的缘故。石墨的耐热冲击参数R’值是金属陶瓷的100倍，在耐高温材料中 占首位。这是热解石墨等碳材料可以用于制作火箭喷管、喉衬部和鼻锥等航天 器部件的重要原因，也是炼钢电弧炉超高功率电极必须用易石墨化的针状焦作 原料的重要原因。 (5)耐化学腐蚀性强。制造化工设备用的不透性石墨，除了硝酸、氢氟酸、 浓硫酸等强氧化性酸和纯溴、纯氟以外，在其它酸、碱和有机溶剂中的耐腐蚀 性都达到A级(完全耐腐蚀材料)。 (6)电导率高。而且石墨化度越高则电导率越高。超高功率人造石墨电极 的电阻率约为5Q·mm2／m，加以热导率高、线膨胀系数小，抗热震性好，所以 容许电流强度达到30A／cm2以上。 (7)耐磨蚀性能优良，而且具有自润滑性，可以在忌油的场合作为抗磨润 滑材料使用，可用于制造轴承、活塞环和电刷等方面。大气中，碳素材料石墨 微晶的边缘能吸附较多的水蒸气等，促进其自润滑性能。但在高空和缺乏气体 的场合，纯碳素材料使用效果不理想，磨损率显著提高，必须加入不同的添加 物，以满足使用要求。 (8)可以制成纯度很高的制品，不会因腐蚀而生成氧化层，不会粘附熔融 金属和炉渣。因此可用来制造半导体生产等精炼和分析用器皿。 (9)具有很好的生理相容性，在血液中呈非活性，与生物体之间无排斥反 应。所以可用于制造人造牙齿、关节、骨骼和腱等。 (10)机械加工方便。在高温下尺寸和机械性能稳定。因此可用于制造电 火花加工用电极等精细器件。 (11)石墨对高能中子的俘获截面小，而散射截面大，具有良好的中子减速 性能，对中子辐射破坏的抵抗力强，可作为核反应堆中的减速材料和结构砌体。 石墨材料虽然属于无机非金属材料，但因其具有良好的热、电传导性，而 被称为“人造金属"。当然，并非所有碳材料部具有上述各项特性。但是，人们 可以根据其用途所要求的主要功能，通过正确选挥原料和加工方法，使之突出 某一项或某几项功能从而适用于各个方面。 碳石墨材料具有密度低、机械强度高、线膨胀系数小、导热性能良好，自 润滑、耐腐蚀、耐高温，机械加工性能好等一系列优点。其物理性能见表1．1。 3 第一章绪论 表1．1碳石墨材料物理性能 ’rblble1一l of materials Physicalpropeniescarbon／gr印hite 性能 一般碳石墨材料 热解石墨 体积密度／g·cm。 1．3一1．8 2．26 电阻率／uQ·m 5～50 ／／O．5，上1×105 热导率／W·m～·K．1 116．0 ／／4．5×104 线膨胀系数做。1 (1～5)×10．6 ∥(．1。O)×10击，上(20．30)×105 抗拉强度／MPa 70～160 肖氏硬度／HS 60～90 ／／0．5，上30～50 弹性模量／MPa 8×10j ／／5×104 透气率／m3．cm一．s。1 1～10 ≈lO。12 注：理论石墨结构，上表不垂直于晶体层，面／／表示平行于晶体层面。 碳石墨材料传统的生产工艺过程与粉末冶金、陶瓷材料类似，主要包括混 合、成型、焙烧、石墨化、浸渍等过程，如图1．1所示。即将焦碳、天然石墨、 碳黑等粉末与粘结剂沥青混合后、模压、等静压或挤压成预定的块状，然后经 1300℃左右焙烧成型。 图1-l碳石墨材料生产工艺流程框图 S