石墨是一种怎样的材料?

黄石光明模具 2023-01-05 00:44 编辑:admin 184阅读

  

在我们的生活中,石墨的应用范围非常广泛。石墨是元素碳的一

种同素异形体,石墨中每一个碳原子的周边连接着另外的三个碳原子 并以共价键结合,构成共价分子。

共价键是化学键的一种,它是由两个或者多个原子共同使用它们

的外层电子,在理想的情况下,达到电子饱和的状态,由此组成的比

较稳定的化学结构则称为共价键。
  

碳常常以多种形式广泛地存在于地壳和大气中,是一种比较常见

的元素。在很早的时候,碳单质就被人们所认识并加以利用了。碳能

在化学上自我结合而形成大量的化合物,并且还是生铁和熟铁以及钢

的成分之一。

在工业方面人们根据结晶形态的不同将天然石墨分成三类,分别

是:鳞片石墨、隐晶质石墨和致密结晶状石墨。
  鳞片石墨是在高强度的

压力下变质而成的,其石墨晶体呈鳞片状,可分为大鳞片和细鱗片两

种,鳞片石墨的可浮性非常好,是自然界中可浮性最好的矿石之一,而

且其润滑性和可塑性都比较好,与其他类型的石墨相比有很大的优势。

隐晶质石墨又叫土状石墨或者微晶石墨,其表面通常呈土状。
  它的

晶体直径比较小,通常小于1微米。一般只有在电子显微镜下才能看见

晶形,它是微晶石墨的集合体。一般隐晶质石墨缺乏光泽,其润滑性要

比鱗片石墨差一些。隐晶质石墨通常在铸造行业有比较多的应用。

致密结晶状石墨又称为块状石墨,人的肉眼可以看见这种石墨结

晶明显晶体。
  其颗粒直径大约在0。 1毫米以上,晶体排列杂乱无章,

呈致密块状构造。与鳞片石墨相比,致密结晶状石墨的滑腻性和可塑

性差一些。

石墨是一种柔软的矿物,呈灰黑色,给人一种油腻的感觉,能够将 纸张污染。石墨是最耐温的矿物之一,它的熔点比较高,高达3850± 50℃,沸点是4250^,因此,即使在经过超高温电弧灼烧,它的重量 的损失也是非常小的,热膨胀系数也比较小。
  所以石墨强度随着温度的 升高而逐渐增强,在2000^的时候,石墨强度常常会提高1倍。

石墨的导电性比较好,往往比一般非金属矿高大约100倍。石墨 之所以能够导电是由于石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成了 3个 共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。
  并且石墨的 导热性要超过铅、铁以及钢等一些金属材料。随着温度的升高,其导 热系数会逐渐降低,甚至在极高的温度下石墨还会成为绝热体。

石墨的化学稳定性比较强。在常温下,石墨具有良好的化学稳定 性,能够耐酸、耐碱以及耐有机溶剂等的腐蚀。由于石墨鱗片的大小 不同,其润滑性也不同,鱗片越大,摩擦系数越小,因而其润滑性能 也就越好。
  反之则润滑性能越差。

石墨的韧性非常好,可以碾成非常薄的薄片。在常温下使用石墨 的时候,它能经受住温度的剧烈变化而不会被破坏,即使在温度突变 的时候,石墨的体积变化也不会很大,而且不会出现裂纹。

石墨的用途非常广泛,可以用于制做导电材料、润滑材料、耐火 材料以及高温冶金材料等。
  在电气工业上,石墨常常用来制造电视机 显像管的涂层、电话零件、电刷、电极、碳管、碳棒以及石墨垫圈等。

在一些机械工业中,石墨常常被用作润滑剂,是一种非常耐磨的 润滑材料。在通常情况下,润滑油不能在高温、高压以及高速的条件

下使用,而石墨制作的耐磨材料可以在很高的温度中和很高的滑动速

度下进行工作。
  因而在一些输送腐蚀介质设备中的活塞环、轴承以及

密封圈等有很多的应用,而且在它们运转的时候不需要润滑油。

石墨可以用于制做耐火材料。由于石墨和石墨制品具有很好的耐

高温和耐高强度的性质,所以在一些工业中应用很多,例如,在炼钢

中,石墨可以用来做钢锭的保护剂和冶金炉的内衬,冶金业中可以用

于制造石墨坩埚等。
  

在20世纪60年代,铜被广泛地用于制做电极材料,其使用率非常

高5到了 21世纪,石墨电极开始被广泛地应用,越来越多的用户也逐

渐倾向于选择石墨作为电极材料,在很多国家的电极材料中,石墨作为

电极材料所占的比例是非常大的。石墨电极之所以发展这么迅速,而且

能受到众多人的青睐,这和石墨电极所有的优势是分不开的。
  

在通常情况下,与铜的机械加工速度相比,石墨的机械加工速度

则是非常快的,甚至要快上好几倍。石墨的密度比较小,质量比较轻,

这样在大型电极进行放电加工的时候,便可以有效地降低机床的负担。

铜比较容易因为受热而发生变形,但石墨却不容易发生形变,即使在

很高的温度下,也不会轻易发生变形。
  石墨电极在电的时候其消耗

比较小,因为火花油中含有C原子,这样在放电加工的时候其高温就

会导致火花油中的C原子被分解,被分解的C原子出来后,便可以在

石墨电极的表面形成保护膜,石墨电极的损耗因此得以补偿。石墨电

极材料其成本比较低,一般铜电极在加工完成以后会有毛刷,因而还

要将毛刷去除掉,而石墨加工后,不会产生毛刷,所以节约了其成本。
  

而且随着铜的价格逐渐上涨,石墨的价格却比较低,很稳定,所以石 墨电极逐渐地普及了。

由于石墨具有良好的化学稳定性,因而经过特殊加工的石墨则具 有很好的耐腐蚀性、导热性以及渗透率较低等一些特点,所以常常被 用来制做反应槽、燃烧塔、冷却剂、加热器以及过滤器等一些设备。
   石墨在造纸、合成纤维、石油化工以及酸碱生产等许多工业部门同样 有大量的应用,是人们节省金属材料的一种非常有效的方法。

一些试验表明,在防止锅炉结垢方面石墨同样有很好的作用,例 如,可以在水中加入一定量的石墨粉,能防止锅炉表面结垢。

石墨在国防以及原子能等工业也有很多的用途。
  石墨在国防工业 中,主要用于制造固体燃料火箭的喷嘴、宇航设备的零件、隔热材料、 防辐射材料以及导弹的鼻锥等;在原子能工业中,对石墨纯度的要求 非常高,杂质含量有一定的标准,不能超过其标准=> 目前应用数量比 较多的原子反应堆是铀一石墨反应堆,石墨具有良好的中子减速剂用 于原子反应堆中。
  :石墨可以满足作为动力用的原子能反应堆中的减速 材料应当具有较高的熔点、耐腐蚀性以及稳定性等。