XXI. Неорганические материалы

1. Укажите особенности строения графита и его важнейшие свойства.

Графиты — вещества серого цвета с металлическим блеском, аморфного, кристаллического, или волокнистого сложения, жирные на ощупь, удельный вес от 1,9 до 2,6.  По внешнему виду графит, имеет металлический свинцово-серый цвет, колеблющейся от серебристого до черного, с характерным жирным блеском. Поэтому потребители зачастую называют явнокристаллические графиты серебристыми, а скрытокристаллические — черными. На ощупь графит жирен и отлично пачкается. На поверхностях он легко дает черту от серебристого до черной, блестящей. Графит отличается способностью прилипать к твердым поверхностям, что позволяет создавать тонкие пленки при натирании им поверхностей твердых тел. Графит представляет собой алоторопную форму углерода, которая характеризуется определенной кристаллической структурой, имеющей своеобразное строение.

Жирность и пластичность графита являются важнейшими свойствами, которые дают возможность широко применять его в промышленности. Чем выше жирность графита, тем меньше коэффициент трения. От жирности графита зависит использование его в качестве смазочного материала, а также способность прилипания к твердым поверхностям. Благодаря этим свойствам имеется возможность создавать тонкие пленки при натирании графитом поверхности твердых тел. Низкий коэффициент теплового расширения графита и связанная с этим высокая стойкость к температурным напряжениям, является решающим фактором применения его, как важного и незаменимого вспомогательного материала в металлообрабатывающей, чугунолитейной и сталелитейной промышленности, т.е. всюду, где рабочие поверхности должны предохраняться от прямого воздействия расплавленного металла. Важным преимуществом при таком использовании является также его несмачиваемость, полностью восстановленными металлами и нейтральными шлаками, прочность при высоких температурах. Применение графита при отливе деталей повышает качество отливов, уменьшает количество брака, и предупреждает образование пригара, на удаление которого требуется большие усилия и затраты. 

2. Как изменяется прочность графита от температуры?

В отличие от других материалов предел прочности графита увеличивается при повышении температуры: при 20РС ств2 кгс / мм2, при 2500 С предел прочности повышается до 4 кгс / мм2, что выше прочности всех тугоплавких металлов при данной температуре. При нагреве примерно до 3650е С начинается сублимация1 графита.

3. Охарактеризуйте технический и пиролитический графиты, назовите области их применения.

Технические графиты в течение многих лет успешно используются в различных отраслях промышленности.

Технический графит представляет собой поликристаллический жаропрочный материал, получаемый смешением наполнителя ( обожженного нефтяного кокса) и связующего - каменноугольного пека. Такую смесь формуют и обжигают в инертной атмосфере. Для ускорения роста кристаллов материал нагревают затем до 1927 - 3038 СС. 

Стойкость технических графитов к окислению повышают тремя основными методами: нанесением различного рода защитных покрытий, пропиткой углеродосодержащими растворами с последующей графитизацией и уплотнением из газовой фазы при термической диссоциации углеводородов. 

Для получения технических графитов используется твердое сырье, например нефтяной кокс с каменноугольным пеком в качестве связующего

Пирографит получается термическим разложением углеводородов на нагретой до 2100-2200С поверхности. Его малопористый слой, повторяющий рельеф поверхности, на которой происходит осаждение, характеризуется ярко выраженной анизотропией свойств параллельно и перпендикулярно плоскостям отложения (например, параллельно им теплопроводность очень велика, а перпендикулярно очень мала). При температурах выше 2500С его механическая прочность выше, чем у всех других известных материалов. Он устойчив к воздействию тепловых ударов.

Область применения 

   Он нашел ряд важных применений в технике очень высоких температур (в спецтехнике), ядерной энергетике и химической промышленности. Пиролитический графит - наиболее подходящий материал для изготовления термозащитных и теплоотводящих устройств, тиглей для плазменного испарения, электродов травления в агрессивных средах, также используется в качестве конструкционного и тигельного материала в производстве полупроводников, стекла, монокристаллов и чистых металлов; применяется как эрозионно-устойчивый материал.