Grafīts ir minerāls, stabila kristāliska oglekļa modifikācija. Tas saglabā savas sākotnējās īpašības standarta apstākļos. Materiāls ir ugunsizturīgs, pietiekami blīvs un ar augstu elektrovadītspēju. Izrādās, sildot antracītu bez gaisa piekļuves. To izmanto lietuvēs, tērauda ražošanā, kā arī eļļošanai velmēšanas ražošanā. Taču šīs jomas neaptver visas lietošanas jomas.
Pamatfunkcijas
Ja jūs interesē jautājums par to, kāds ir grafīta blīvums, jums jāzina, ka šis parametrs ir 2230 kg/m3. Vēl viena alotropā oglekļa forma ir dimants, tāpēc grafītu dažreiz salīdzina ar to. Pēdējam ir elektriski vadošas īpašības un tas darbojas kā pusmetāls. Šis īpašums ir nonācis elektrodu ražošanas procesā.
Grafīta blīvums nav viss, kas jums jāzina, ja jūs interesē šis minerāls. Ir arī citas īpašības, kas jāņem vērā. Piemēram, šī oglekļa kristāliskā modifikācija neizkūst, bet kad3500 °C temperatūras ietekmē aizdegas. Materiāls iziet šķidro fāzi, pārejot gāzveida stāvoklī.
Tomēr, ja apstākļi paredz spiediena pieaugumu līdz 90 MPa, kā arī temperatūru, tad var panākt kušanu. Šis atklājums tika veikts, pētot dimanta īpašības, kad viņi mēģināja to sintezēt. Taču šo materiālu nebija iespējams iegūt no kausēta grafīta.
Kristāla režģis
Grafīta kristāliskais režģis nodrošina oglekļa atomu klātbūtni. Tam ir slāņaina struktūra. Attālums starp atsevišķiem slāņiem var sasniegt 0,335 nm. Režģī oglekļa atomi saistās ar trim citiem oglekļa atomiem.
Režģis var būt sešstūrains un romboedrisks. Katrā slānī oglekļa atomi atrodas pretī sešstūru centrālajām daļām. Pēdējie atrodas blakus slāņos, tad atkārtojas slāņu pozīcija, kas notiek pēc viena.
Mākslīgā grafīta ražošana
Grafīts un tā īpašības nav vienīgais, kas jums jāzina, ja jūs interesē šis minerāls. Svarīgi ir arī jautāt par mākslīgās šķirnes ražošanu. Tas atšķiras no dabīgā materiāla ar to, ka sintēzes rezultātā tiek iegūta viela ar noteiktiem parametriem.
Ražošanā tiek izmantoti naftas koksa un akmeņogļu smilšu atkritumi. Smalki graudainu elementu maisījumu apdedzina un pēc tam atdzesē apmēram 5 nedēļas. Temperatūras ietekmi pirmajā posmā pavada tālīdz 1200 °C.
Lai palielinātu grafīta teorētisko blīvumu, sagataves tiek piesūcinātas ar smiltīm. Pēdējā posmā notiek grafitizācija, kas ietver materiāla termisko apstrādi speciālā krāsnī, kur temperatūra sasniedz 3000 °C. Šajā gadījumā ir iespējams izveidot kristāla režģi.
Šim grafītam ir augsta siltumvadītspēja un lieliska elektrovadītspēja. Īpašību anizotropija ir raksturīga minerālam, kas iegūts ar ekstrūzijas palīdzību. Mūsdienās tiek izmantota jaunāka tehnoloģija, ko sauc par izostatisko presēšanu. Tas ļauj ražot materiālu ar zemu berzes koeficientu. Tam ir izotropas īpašības.
Grafīta blīvums (g/cm3), ko iegūst ekstrūzijas procesā, sasniedz 2,23 Izostatiski pārkristalizētai šķirnei tas pats rādītājs atkarībā no markas var sasniegt 5 g/cm 3. Šādu materiālu izmanto liela izmēra sagatavju izgatavošanai, kuru garums un diametrs ir attiecīgi 1000 un 500 mm, kā arī liešanas detaļu un veidņu ražošanai, kurām ir pretberzes īpašības.
Galvenie zīmoli
Šodien tiek izmantota sintēzes iespēja ar dažādiem graudu izmēriem. Rezultātā grafītu var klasificēt:
- rupji;
- vidējs;
- smalki graudaini;
- smalki graudaini.
Pirmā elementa diametrs sasniedz 3000 mikronus. Ja mēs runājam par vidēji graudainu šķirni, tad graudu izmērs ir 500µm. Izšķir smalkgraudainu grafīta MPG ar graudu izmēru līdz 50 mikroniem. Ir arī smalkgraudains MIG-1 zīmola izotrops minerāls, kura daļiņu izmērs ir no 30 līdz 150 mikroniem. Smalkgraudainajam grafītam un izostatiskajam grafītam ir līdz 30 mikronu lieli graudi, to minimālais diametrs ir 1 mikrons.
Mākslīgā grafīta izmantošana
Jūs jau zināt grafīta blīvumu. Tomēr ir svarīgi arī izpētīt mākslīgās šķirnes izmantošanas jomu. To izmanto visās nozarēs. Elektrodi ir izgatavoti no rupji graudainiem. Smalki graudaini strukturāli tiek izmantoti formas izstrādājumu ražošanai, kuriem ir sarežģīta forma.
Mākslīgā minerāla izmantošana ļāva sasniegt augstu precizitāti detaļu ražošanā. Mūsdienās tiek ražotas iekārtas, kas pilnībā atbilst šī gadsimta standartiem.
Papildu informācija par blīvumu un termisko izplešanos
Atkarībā no piedevas lielākais grafīta blīvums var būt 5g/cm3. Minimālā vērtība ir 2. Tā ir raksturīga pārkristalizētam grafītam. Atsevišķiem kristāliem ir augsta anizotropija, tas ir saistīts ar kristāla režģa struktūru. Bāzes plaknēs termiskā izplešanās ir negatīva līdz 427 °C. Tas liecina, ka minerāls sarūk.
Palielinoties temperatūrai, tās absolūtā vērtība samazinās. Iepriekš minētajā temperatūras līmenī termiskā izplešanās ir pozitīva. Tasvērsta perpendikulāri bazālajām plaknēm. Temperatūras izplešanās koeficients ir gandrīz neatkarīgs no temperatūras un pārsniedz vērtību vairāk nekā 20 reizes, salīdzinot ar vidējo absolūto koeficientu bazālajām plaknēm.
Kas vēl jums jāzina par izturību
Grafīta stiprums un blīvums mainās, palielinoties temperatūrai. Lielākajai daļai mākslīgo grafītu stiepes izturība palielinās par 2,5, palielinoties temperatūrai. Maksimālā vērtība sasniedz 2800 °C.
Spiedes stiprība palielinās 1,6 reizes, kad temperatūra sasniedz 2200 °C. Bīdes un elastības moduļi palielinās 1,6 reizes, kad temperatūra sasniedz 1600 °C.
Nobeigumā
Forma nosaka grafīta šķirnes, kas var būt: slāņaini, pārslaini un sfēriski. Pārslu sauc arī par oglekļa atkausēšanu. Grafīts ir arī kaļamā, pelēkā kaļamā čuguna un blīvētā grafīta čuguna mikrostrukturāla sastāvdaļa. Šajā gadījumā tas sastāv no oglekļa un nosaka čuguna īpašās īpašības.
Šis materiāls tika izmantots, lai izveidotu uzrakstus un zīmējumus pirms aptuveni 4000 gadiem. Tās nosaukums cēlies no vārda "rakstīt". Iegulas atrodas vietās, kur bitumena un akmeņogļu nogulsnes ir pakļautas augstām temperatūrām.
