2000-luvun lupaavimmat materiaalit ja sovellukset
Jul 16, 2021
Johdanto:
Grafiitti on alkuainehiilin allotropi. Kunkin hiiliatomin reuna on yhteydessä kolmeen muuhun hiiliatomiin (useisiin kuusikulmikoihin, jotka on järjestetty hunajakennaan) kovalenttiseksi molekyyliksi. Koska jokainen hiiliatomin säteillä elektronia, nämä elektronit voivat liikkua vapaasti, joten grafiitti on sähköjohdin. Grafiitti on yksi pehmeimmistä mineraaleista, ja sen käyttötarkoituksiin kuuluu lyijykynäviidien ja voiteluaineiden valmistus. Hiili on ei-metallinen elementti, joka sijaitsee jaksotaulukon toisen jakson IVA-ryhmässä.
ominainen
Alkuainehiilin kemialliset ominaisuudet ovat suhteellisen stabiilit huoneenlämmössä, ja se on liukenematon veteen, laimennettuun happoon, laimennettuun emäkseen ja orgaanisiin liuottimiin; se reagoi ja palaa hapen kanssa eri korkeissa lämpötiloissa hiilidioksidin tai hiilimonoksidin tuottamiseksi; halogeenien joukossa vain fluori voi reagoida suoraan alkuainehiilillä; Korkeassa lämpötilassa alkuainehiili on helpompi hapettaa hapolla; korkeassa lämpötilassa hiili voi myös reagoida monien metallien kanssa metallikarbidien muodostamiseksi. Hiili on ajavaa ja voi haistaa metalleja korkeissa lämpötiloissa. Grafiitti on hiilielementtien kiteinen mineraali, ja sen kristalli ristikko on kuusikulmainen kerrostettu rakenne. Kunkin verkkokerroksen välinen etäisyys on klo 15.40 ja hiiliatomien välinen etäisyys samassa verkkokerroksessa on 142pm;. Se kuuluu kuusikulmaista kristallijärjestelmää, jossa on täydellinen kerrostettu pilkkominen. Pilkkomista hallitsee molekyylisuste, jolla on heikompi vetovoima molekyyleihin, joten sen luonnollinen kelluvuus on erittäin hyvä. Grafiitti, timantti, hiili 60, hiilinanoputket jne. Grafiitin erityisominaisuudet, korkea lämpötilankestävyys: grafiitin sulamispiste on 3850±50 °C ja kiehumispiste 4250 °C. Jopa erittäin korkean lämpötilan kaarenpolton jälkeen painonpudotus on hyvin pieni, ja lämpölaajenemiskerroin on myös hyvin pieni. Grafiitin vahvuus kasvaa lämpötilan noustessa. 2000 °C:ssa grafiitin lujuus kaksinkertaistuu.
itsepäinen
Rauta- ja terästeollisuudessa grafiittirefraktoreita käytetään kaarimammuunien ja hapenmuuntajien, kauhan tulenkestävitysvuorauksen jne. grafiitti tulenkestävät aineet ovat pääasiassa integroituja valumateriaaleja, magnesian hiilitiiliä ja alumiinigrafiittifraktoreita. Grafiittia käytetään myös jauhemetaturgian ja metallivalun kalvoa muodostavana materiaalina. Sulaan teräkseen lisätään grafiittijauhetta teräksen hiilipitoisuuden lisäämiseksi niin, että korkeahiilillä teräksellä on monia erinomaisia ominaisuuksia.
Johtava materiaali
Sähköteollisuudessa sitä käytetään elektrodien, harjojen, hiilisauvojen, hiiliputkien, elohopea-positiivisten virtalaitteiden positiivisten elektrodien, grafiittipesukoneiden, puhelinosien, televisiokuvaputkien pinnoitteiden jne.
Kulutusta kestävä voiteluaine
Grafiittia käytetään usein voiteluaineena koneteollisuudessa. Voiteluöljyä ei voi käyttää suurissa, korkeissa lämpötiloissa ja korkeapaineolosuhteissa, kun taas grafiittia kestävät materiaalit voivat toimia suurilla liukunopeuksilla -200–2000 °C:n lämpötilassa ilman voiteluöljyä. Monet syövyttäviä aineita kuljettavat laitteet käyttävät laajalti grafiittimateriaaleja mäntäkuppien, tiivistysten ja laakereiden valmistusun. Niiden ei tarvitse lisätä voiteluöljyä, kun ne ovat käynnissä. Grafiittiemulsio on myös hyvä voiteluaine moniin metallin prosessointiin (lankapiirros, putkipiirros).
Korroosionkestävät materiaalit
Erityisesti käsiteltyä grafiittia, jolla on korroosionkestävyyden, hyvän lämmönjohtavuuden ja alhaisen läpäisevyyden ominaisuudet, käytetään laajalti lämmönvaihtimien, reaktiosäiliöiden, lauhduttimia, polttotorneja, absorptiotorneja, jäähdyttimiä, lämmittimiä ja suodattimia , pumppulaitteita. Sitä käytetään laajalti petrokemian teollisuudessa, hydrometallurgiassa, happopohjaisessa tuotannossa, synteettikuitujen, paperinvalmistuksessa ja muilla teollisuudenaloilla, mikä voi säästää paljon metallimateriaaleja
Korkean lämpötilan metallurgiset materiaalit
Koska grafiitilla on pieni lämpölaajenemiskerroin ja se kestää nopeita kylmiä ja nopeita lämmönmuutoksia, sitä voidaan käyttää lasimuottina. Kun grafiittia on käytetty, rautametallit voivat saada valuja, joilla on tarkat mitat ja korkea pinnan viimeistelynopeus. Sitä voidaan käyttää ilman käsittelyä tai vähän käsittelyä. Säästä paljon metallia. Sementoitujen karbidi- ja muiden jauhe metallurgiaprosessien tuotannossa käytetään yleensä grafiittimateriaaleja posliiniveneiden valmistusta varten puristusmuottien ja sinteringin tuotantoon. Yksittäiset kiitinkidekasvuukot, alueelliset jalostusastiat, tukikalusteet, induktiolämmittimet jne. Lisäksi grafiittia voidaan käyttää myös grafiittieristyslevyjen ja -emästen tyhjiösulattamiseen, korkean lämpötilan kestävyysuuniputkiin ja muihin komponentteihin.
Atomienergia- ja puolustusteollisuus
Grafiitilla on hyvä neutronimodraattori, jota käytetään atomireaktoreissa. Uraanigrafiittireaktorit ovat tällä hetkellä yleisimmin käytettyjä atomireaktoreita. Tehona käytettävän ydinreaktorin hidastuvuusmateriaalilla tulisi olla korkea sulamispiste, stabiilius ja korroosionkestävyys. Grafiitti voi täysin täyttää edellä mainitut vaatimukset. Atomireaktoreissa käytettävän grafiitin puhtaus on erittäin korkea, eikä epäpuhtauspitoisuus saa ylittää kymmeniä ppm:iä. Erityisesti booripitoisuuden tulisi olla alle 0,5 ppm. Maanpuolustusteollisuudessa grafiittia käytetään myös kiinteäpolttoainesten rakettisuuttimien, ohjusten nokkakartioiden, ilmailu- ja avaruuslaitteiden osien, lämmöneristysmateriaalien ja säteilysuojelumateriaalien valmistukseen.
