Графитът е минерал, стабилна кристална модификация на въглерода. Запазва първоначалните си свойства при стандартни условия. Материалът е огнеупорен, достатъчно плътен и има висока електрическа проводимост. Оказва се чрез нагряване на антрацит без достъп на въздух. Използва се в леярни, при производството на стомана, както и за смазване в валцовото производство. Но тези области не покриват всички области на употреба.
Основни функции
Ако се интересувате от въпроса каква е плътността на графита, трябва да знаете, че този параметър е 2230 kg/m3. Друга алотропна форма на въглерода е диамантът, поради което графитът понякога се сравнява с него. Последният има електропроводими характеристики и действа като полуметал. Това свойство е намерило своя път в процеса на производство на електроди.
Плътността на графита не е всичко, което трябва да знаете, ако се интересувате от този минерал. Има и други свойства, които трябва да имате предвид. Например, тази кристална модификация на въглерода не се топи, но когатоизложен на температура от 3500 °C се запалва. Материалът преминава течната фаза, преминавайки в газообразно състояние.
Въпреки това, ако условията предвиждат повишаване на налягането до 90 MPa, както и температурата, тогава може да се постигне топене. Това откритие е направено при изучаване на свойствата на диаманта, когато се опитват да го синтезират. Но не беше възможно да се получи този материал от разтопен графит.
Кристална решетка
Кристалната решетка на графита осигурява наличието на въглеродни атоми. Има слоеста структура. Разстоянието между отделните слоеве може да достигне 0,335 nm. В решетката въглеродните атоми се свързват с три други въглеродни атома.
Решетката може да бъде шестоъгълна и ромбоедрична. Във всеки слой въглеродните атоми са разположени срещу централните части на шестоъгълниците. Последните са в съседни слоеве, след което позицията на слоевете се повтаря, което се случва след един.
Производство на изкуствен графит
Графитът и неговите свойства не са единственото нещо, което трябва да знаете, ако се интересувате от този минерал. Също така е важно да попитате за производството на изкуствен сорт. Различава се от естествен материал по това, че при синтеза се получава вещество с определени параметри.
В производството се използват отпадъци от нефтен кокс и въглищен пясък. Смес от фино-зърнести елементи се изпича и след това се охлажда за около 5 седмици. Въздействието на температурата на първия етап е придружено от нейнотодо 1200 °C.
За да се увеличи теоретичната плътност на графита, детайлите се импрегнират с пясък. На последния етап се извършва графитизация, която включва термична обработка на материала в специална пещ, където температурата достига 3000 °C. В този случай е възможно да се образува кристална решетка.
Този графит има висока топлопроводимост и отлична електрическа проводимост. Анизотропията на свойствата е присъща на минерал, получен чрез екструзия. Днес се използва по-нова технология, която се нарича изостатично пресоване. Това прави възможно производството на материал с нисък коефициент на триене. Има изотропни свойства.
Плътността на графита (g/cm3), който се получава по време на процеса на екструдиране, достига 2,23. Същият показател за изостатичния рекристализиран сорт, в зависимост от марката, може да достигне 5 g/cm 3. Такъв материал се използва за производството на едрогабаритни заготовки, чиято дължина и диаметър са съответно 1000 и 500 mm, както и за производството на леярски части и форми, които имат антифрикционни свойства..
Основни марки
Днес се използва възможността за синтез с различни размери на зърното. В резултат на това графитът може да бъде класифициран в:
- груб;
- средно;
- финозърнест;
- финозърнести.
Елементите от първия достигат диаметър от 3000 микрона. Ако говорим за среднозърнест сорт, тогава размерът на зърното е 500µm. Отличава се финозърнест графит MPG с размер на зърното до 50 микрона. Има и финозърнест изотропен минерал от марката MIG-1, чиито частици са с размери от 30 до 150 микрона. Дребнозърнестият графит и изостатичният графит имат зърна с размер до 30 микрона, минималният им диаметър е 1 микрон.
Използване на изкуствен графит
Вече знаете плътността на графита. Въпреки това е важно също да се проучи областта на употреба на изкуствения сорт. Прилага се във всички индустрии. Електродите са изработени от едрозърнест. Дребнозърнестите структурни отиват за производството на профилни продукти, които имат сложна форма.
Използването на изкуствен минерал направи възможно постигането на висока прецизност при производството на части. Днес се произвежда оборудване, което напълно отговаря на стандартите на този век.
Допълнителна информация за плътността и термичното разширение
В зависимост от добавката, най-високата плътност на графита може да бъде 5g/cm3. Минималната стойност е 2. Тя е присъща на рекристализирания графит. Монокристалите имат висока анизотропия, това се дължи на структурата на кристалната решетка. В базалните равнини термичното разширение е отрицателно до 427 °C. Това предполага, че минералът се свива.
С повишаване на температурата абсолютната му стойност намалява. При горното температурно ниво термичното разширение е положително. Тонасочени перпендикулярно на базалните равнини. Температурният коефициент на разширение е почти независим от температурата и надвишава стойността с повече от 20 пъти в сравнение със средния абсолютен коефициент за базалните равнини.
Какво още трябва да знаете за издръжливостта
Силата и плътността на графита се променят с повишаване на температурата. За повечето изкуствени графити якостта на опън се увеличава с коефициент 2,5 с повишаване на температурата. Максималната стойност достига при 2800 °C.
Якостта на натиск се увеличава с 1,6 пъти, когато температурата достигне 2200 °C. Модулите на срязване и еластичност се увеличават с 1,6 пъти, когато температурата достигне 1600 °C.
В заключение
Формата определя разновидностите на графита, които могат да бъдат: ламеларен, люспест и сферичен. Люспите се наричат още въглеродно отгряване. Графитът също е микроструктурна съставка на ковък, сив ковък чугун и уплътнен графитен чугун. В този случай той е съставен от въглерод и определя специфичните свойства на чугуна.
Този материал е бил използван за създаване на надписи и рисунки преди около 4000 години. Името му идва от думата "пиша". Наляганията се намират там, където находищата на битум и каменни въглища са били изложени на високи температури.
