De mest lovende materialer og applikationer i det 21. århundrede

Introduktion:

Grafit er en allotrop af elementært kulstof. Periferien af ​​hvert carbonatom er forbundet med tre andre carbonatomer (flere sekskanter arrangeret i en bikage) bundet kovalent til dannelse af et kovalent molekyle. Da hvert kulstofatom udsender en elektron, kan disse elektroner bevæge sig frit, så grafit er en elektrisk leder. Grafit er et af de blødeste mineraler, og dets anvendelser omfatter fremstilling af blyantledninger og smøremidler. Kulstof er et ikke-metallisk element, der ligger i IVA-gruppen i den anden periode i det periodiske system.

Egenskab

De kemiske egenskaber ved elementært kulstof er relativt stabile ved stuetemperatur, og det er uopløseligt i vand, fortyndet syre, fortyndet alkali og organiske opløsningsmidler; det reagerer og forbrænder med ilt ved forskellige høje temperaturer for at generere kuldioxid eller kulilte; blandt halogener er det kun fluor, der kan reagere direkte med elementært kulstof; Under høj temperatur er elementært kulstof lettere at blive oxideret af syre; ved høj temperatur kan kulstof også reagere med mange metaller for at danne metalcarbider. Kulstof er reduktivt og kan smelte metaller ved høje temperaturer. Grafit er et krystallinsk mineral af kulstofelementer, og dets krystalgitter er en sekskantet lagdelt struktur. Afstanden mellem hvert masklag er 340 pm, og afstanden mellem carbonatomer i det samme masklag er 142 pm ;. Det tilhører det sekskantede krystalsystem med komplet lagdelt spaltning. Spaltningsoverfladen er domineret af molekylære bindinger, som har svagere tiltrækning til molekyler, så dens naturlige flydbarhed er meget god. Grafit, diamant, kulstof 60, kulstofnanorør osv. Er alle enkle stoffer af kulstof, og de er allotroper. De særlige egenskaber ved grafit, modstandsdygtighed ved høj temperatur: grafits smeltepunkt er 3850 ± 50 ° C, og kogepunktet er 4250 ° C. Selv efter lysbuen med ultrahøj temperatur er vægttabet meget lille, og den termiske ekspansionskoefficient er også meget lille. Styrken af ​​grafit øges med stigende temperatur. Ved 2000 ° C fordobles styrken af ​​grafit.

Ildfaste

I jern- og stålindustrien anvendes ildfaste ildfaste materialer til ildfaste foringer af lysbueovne og iltomformere, ildfast ildfast belægning osv .; grafit ildfaste materialer er hovedsageligt integrerede støbematerialer, magnesia carbon mursten og aluminium grafit ildfaste. Grafit anvendes også som et filmdannende materiale til pulvermetallurgi og metalstøbning. Grafitpulver tilsættes til smeltet stål for at øge kulstofindholdet i stål, så stål med højt kulstofindhold har mange fremragende egenskaber.

Ledende materiale

I den elektriske industri bruges det til at fremstille elektroder, børster, kulstofstænger, kulstofrør, positive elektroder af kviksølv positive strømindretninger, grafitskiver, telefondele, belægninger til tv-billedrør osv.

Slidstærkt smøremateriale

Grafit bruges ofte som smøremiddel i maskinindustrien. Smøreolie kan ikke bruges under højhastigheds-, højtemperatur- og højtryksforhold, mens slidbestandige materialer i grafit kan arbejde ved høje glidehastigheder ved en temperatur på -200 til 2000 ° C uden smøreolie. Mange udstyr, der transporterer ætsende medier, bruger i vid udstrækning grafitmaterialer til at fremstille stempelkopper, tætninger og lejer. De har ikke brug for at tilføje smøreolie, når de kører. Grafitemulsion er også et godt smøremiddel til mange metalforarbejdninger (trådtrækning, rørtrækning).

Korrosionsbestandige materialer

Specielt bearbejdet grafit, der har egenskaberne korrosionsbestandighed, god varmeledningsevne og lav permeabilitet, anvendes i vid udstrækning til produktion af varmevekslere, reaktionstanke, kondensatorer, forbrændingstårne, absorptionstårne, kølere, varmeapparater og filtre, pumpeudstyr . Det bruges i vid udstrækning i petrokemisk industri, hydrometallurgi, syrebaseproduktion, syntetisk fiber, papirfremstilling og andre industrielle sektorer, hvilket kan spare en masse metalmaterialer

Høj temperatur metallurgiske materialer

Da grafit har en lille termisk ekspansionskoefficient og kan modstå hurtige kulde- og hurtige varmeændringer, kan den bruges som en glasform. Efter anvendelse af grafit kan jernholdige metaller opnå støbning med præcise dimensioner og en høj overfladefinishastighed. Det kan bruges uden behandling eller lidt behandling. Spar en masse metal. Fremstillingen af ​​hårdmetal og andre pulvermetallurgiprocesser bruger normalt grafitmaterialer til fremstilling af porcelænsbåde til kompressionsforme og sintring. Enkeltkrystal siliciumkrystalvækstdigler, regionale raffineringsbeholdere, støttearmaturer, induktionsvarmer osv. Er alle lavet af grafit med høj renhed. Derudover kan grafit også bruges til vakuumsmeltning af grafitisoleringsplader og -baser, ovnrør med høj temperaturbestandighed og andre komponenter.

Atomenergi og forsvarsindustri

Grafit har en god neutronmoderator, der anvendes i atomreaktorer. Uran-grafitreaktorer er i øjeblikket de mest anvendte atomreaktorer. Decelerationsmaterialet i atomreaktoren, der anvendes som strøm, skal have et højt smeltepunkt, stabilitet og korrosionsbestandighed. Grafit kan fuldt ud opfylde ovenstående krav. Renheden af ​​grafit anvendt i atomreaktorer er meget høj, og urenhedsindholdet bør ikke overstige titusinder af ppm. Især bør borindholdet være mindre end 0,5 ppm. I den nationale forsvarsindustri bruges grafit også til at fremstille raketdyser til fast brændsel, missilnæskegler, dele til luftfartsudstyr, varmeisoleringsmaterialer og strålingsbeskyttelsesmaterialer.