Grafit to minerał, stabilna krystaliczna modyfikacja węgla. Zachowuje swoje pierwotne właściwości w standardowych warunkach. Materiał jest ogniotrwały, wystarczająco gęsty i ma wysoką przewodność elektryczną. Okazuje się, ogrzewając antracyt bez dostępu powietrza. Znajduje zastosowanie w odlewniach, przy produkcji stali, a także do smarowania w produkcji walcowniczej. Ale te obszary nie obejmują wszystkich obszarów zastosowań.
Podstawowe funkcje
Jeśli interesuje Cię pytanie, jaka jest gęstość grafitu, powinieneś wiedzieć, że ten parametr wynosi 2230 kg/m3. Inną alotropową formą węgla jest diament, dlatego czasami porównuje się do niego grafit. Ten ostatni ma właściwości przewodzące prąd elektryczny i działa jak półmetal. Ta właściwość znalazła zastosowanie w procesie produkcji elektrod.
Gęstość grafitu to nie wszystko, co musisz wiedzieć, jeśli interesuje Cię ten minerał. Należy również wziąć pod uwagę inne właściwości. Na przykład ta krystaliczna modyfikacja węgla nie topi się, ale kiedywystawiony na działanie temperatury 3500 °C zapala się. Materiał przechodzi przez fazę ciekłą, przechodząc w stan gazowy.
Jeżeli jednak warunki zapewniają wzrost ciśnienia do 90 MPa, a także temperatury, można osiągnąć stopienie. Odkrycia tego dokonano podczas badania właściwości diamentu, gdy próbowano go zsyntetyzować. Nie udało się jednak uzyskać tego materiału ze stopionego grafitu.
Krystaliczna siatka
Sieć krystaliczna grafitu zapewnia obecność atomów węgla. Posiada strukturę warstwową. Odległość między poszczególnymi warstwami może sięgać 0,335 nm. W sieci atomy węgla łączą się z trzema innymi atomami węgla.
Krata może być sześciokątna lub romboedryczna. W każdej warstwie atomy węgla znajdują się naprzeciwko środkowych części sześciokątów. Te ostatnie znajdują się w sąsiednich warstwach, następnie położenie warstw jest powtarzane, co następuje po jednej.
Produkcja sztucznego grafitu
Grafit i jego właściwości to nie jedyna rzecz, którą powinieneś wiedzieć, jeśli jesteś zainteresowany tym minerałem. Ważne jest również, aby zapytać o produkcję sztucznej odmiany. Różni się od materiału naturalnego tym, że w wyniku syntezy powstaje substancja o określonych parametrach.
W produkcji wykorzystywane są odpady koksu naftowego i piasku węglowego. Mieszanka elementów drobnoziarnistych jest wypalana, a następnie schładzana przez około 5 tygodni. Wpływowi temperatury na pierwszym etapie towarzyszy jejdo 1200 °C.
W celu zwiększenia teoretycznej gęstości grafitu detale są impregnowane piaskiem. W końcowej fazie następuje grafityzacja, polegająca na obróbce cieplnej materiału w specjalnym piecu, w którym temperatura dochodzi do 300°C. W takim przypadku możliwe jest utworzenie sieci krystalicznej.
Ten grafit ma wysoką przewodność cieplną i doskonałą przewodność elektryczną. Anizotropia właściwości jest nieodłączna dla minerału otrzymanego przez wytłaczanie. Obecnie stosowana jest nowsza technologia, którą nazywamy prasowaniem izostatycznym. Umożliwia to wyprodukowanie materiału o niskim współczynniku tarcia. Ma właściwości izotropowe.
Gęstość grafitu (g/cm3), który uzyskuje się w procesie ekstruzji, sięga 2,23. Ten sam wskaźnik dla odmiany rekrystalizowanej izostatycznie, w zależności od marki, może sięgać 5 g/cm 3. Taki materiał jest używany do produkcji wielkogabarytowych półfabrykatów, których długość i średnica wynoszą odpowiednio 1000 i 500 mm, a także do produkcji części i form odlewniczych o właściwościach przeciwciernych.
Główne marki
Dzisiaj wykorzystywana jest możliwość syntezy z różnymi rozmiarami ziaren. W rezultacie grafit można podzielić na:
- gruba;
- średni;
- drobnoziarnisty;
- drobnoziarnisty.
Pierwsze elementy osiągają średnicę 3000 mikronów. Jeśli mówimy o odmianie średnioziarnistej, to wielkość ziarna wynosi 500µm. Wyróżnia się MPG drobnoziarnisty gatunek grafitowy o wielkości ziarna do 50 mikronów. Istnieje również drobnoziarnisty minerał izotropowy marki MIG-1, którego cząstki mają rozmiary od 30 do 150 mikronów. Grafit drobnoziarnisty i grafit izostatyczny mają ziarna o wielkości do 30 mikronów, ich minimalna średnica to 1 mikron.
Korzystanie ze sztucznego grafitu
Znasz już gęstość grafitu. Jednak ważne jest również zbadanie obszaru zastosowania sztucznej odmiany. Znajduje zastosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu. Elektrody wykonane są z materiału gruboziarnistego. Struktura drobnoziarnista trafia do produkcji wyrobów kształtowych o skomplikowanym kształcie.
Zastosowanie sztucznego minerału umożliwiło osiągnięcie wysokiej precyzji w produkcji części. Obecnie produkowany jest sprzęt, który w pełni spełnia standardy tego stulecia.
Dodatkowe informacje na temat gęstości i rozszerzalności cieplnej
W zależności od dodatku najwyższa gęstość grafitu może wynosić 5g/cm3. Minimalna wartość to 2. Jest nieodłączną częścią grafitu rekrystalizowanego. Monokryształy mają wysoką anizotropię, wynika to ze struktury sieci krystalicznej. W płaszczyznach podstawowych rozszerzalność cieplna jest ujemna do 427 °C. Sugeruje to, że minerał się kurczy.
Wraz ze wzrostem temperatury jej wartość bezwzględna maleje. Na powyższym poziomie temperatury rozszerzalność cieplna jest dodatnia. Onoskierowane prostopadle do płaszczyzn podstawnych. Współczynnik rozszerzalności temperaturowej jest prawie niezależny od temperatury i przekracza wartość ponad 20-krotnie w porównaniu ze średnim współczynnikiem bezwzględnym dla płaszczyzn podstawowych.
Co jeszcze musisz wiedzieć o trwałości
Wytrzymałość i gęstość grafitu zmieniają się wraz ze wzrostem temperatury. W przypadku większości sztucznych grafitu wytrzymałość na rozciąganie wzrasta 2,5-krotnie wraz ze wzrostem temperatury. Maksymalna wartość osiąga przy 2800 °C.
Wytrzymałość na ściskanie wzrasta 1,6-krotnie, gdy temperatura osiąga 2200 °C. Moduły ścinania i sprężystości wzrastają 1,6 raza, gdy temperatura osiąga 1600 °C.
Na zakończenie
Kształt określa odmiany grafitu, które mogą być: płytkowe, płatkowe i kuliste. Płatek jest również nazywany wyżarzaniem węgla. Grafit jest również mikrostrukturalnym składnikiem żeliwa ciągliwego, szarego i żeliwa o zwartym graficie. W tym przypadku składa się z węgla i określa specyficzne właściwości żeliwa.
Ten materiał był używany do tworzenia napisów i rysunków około 4000 lat temu. Jego nazwa pochodzi od słowa „pisać”. Złoża zlokalizowane są w miejscach, gdzie złoża bitumu i węgla kamiennego narażone były na działanie wysokich temperatur.
