Графитация.

Это – процесс высокотемпературной обработки углеродных изделий, в результате которой они приобретают свойства графита. После графитации электропроводность, теплостойкость и химическая стойкость изделий сильно возрастают, твердость уменьшается, изделие легко поддается механической обработке.Процесс графитации – это переход от двухмерных к трехмерным кристаллическим образованиям углерода. Углеродистые вещества обладают различной способностью к графитации.К графитируемым углеродистым веществам относят нефтяные коксы, к не графитируемым – технический углерод и коксовые остатки некоторых полимерных материалов. Не графитируемые углеродистые материалы не текстурированы, и блоки графитоподобных слоев расположены в них хаотично. Для графитируемых веществ характерна бóльшая упорядоченность. Различают три основных стадии формирования структур.На первой стадии графитации (до 1700^оС) происходит деструкция нерегулярной периферийной части гексагональных решеток и их взаимное «сшивание», благодаря чему размеры решеток растут.На второй стадии процесса (до 2200^оС) наряду с увеличением размеров решеток и повышением степени двухмерной упорядоченности происходит повышение числа слоев в блоках. Удаляются атомы, находящиеся между слоями; образуются переходные формы углерода – турбостратные структуры. Атомы углерода в решетках таких структур не имеют идеального расположения и значительно смещены относительно плоскости решеток.Третья стадия графитации протекает при дальнейшем повышении температуры. Здесь проходят процессы трехмерной кристаллизации, т.е. гексагональные решетки ориентируются относительно друг друга, а расстояние между ними уменьшается. При этом происходит движение отдельных слоев или целых групп слоев относительно друг друга.Повышение температуры более 3000^оС приводит к переносу углерода через газовую фазу. Это так называемая гетерогенная графитация.

В не графитируемых углеродистых веществах даже при нагревании до 3000^оС ориентация слоев относительно друг друга почти не происходит. Для них возможна лишь гетерогенная графитация за счет конденсации паров углерода на центрах кристаллизации. В этом случае наблюдается существование двух фаз: твердой и газовой.На графитацию неблагоприятно влияют примеси кислорода и других элементов, образующих с углеродом прочные соединения. Результаты графитации оценивают по таким показателям, как удельное электрическое сопротивление, действительная плотность материала, коэффициент трения и др. Более совершенная структура графитоподобных материалов получается при проведении графитации под давлением. Кристаллиты таких материалов имеют размеры на порядок выше, чем графиты обычных промышленных марок, и содержат небольшое количество дефектов. Они обладают высокой плотностью, тепло- и электропроводностью.

1. Модели строения углей и их надмолекулярная структура.

2. Современное представление о макромолекуле углей

3. Теория спекания пластической массы.