A legígéretesebb anyagok és alkalmazások a 21. században

Bevezetés:

A grafit az elemi szén allotrópja. Az egyes szénatomok kerülete három másik szénatommal (több méhsejtbe rendezett hatszög) kapcsolódik, amelyek kovalensen kötődnek kovalens molekulához. Mivel minden szénatom elektronot bocsát ki, ezek az elektronok szabadon mozoghatnak, így a grafit elektromos vezető. A grafit az egyik leglágyabb ásványi anyag, felhasználása magában foglalja a ceruzavezetékek és kenőanyagok gyártását. A szén nem fém elem, amely a periódusos rendszer második periódusának IVA csoportjában található.

Jellegzetes

Az elemi szén kémiai tulajdonságai szobahőmérsékleten viszonylag stabilak, vízben, híg savban, híg lúgban és szerves oldószerekben oldhatatlan; különböző magas hőmérsékleteken oxigénnel reagál és ég, szén-dioxidot vagy szén-monoxidot képezve; a halogének közül csak a fluor képes közvetlenül reagálni az elemi szénnel; Magas hőmérsékleten az elemi szén könnyebben savval oxidálható; magas hőmérsékleten a szén sok fémmel is reakcióba léphet, és fémkarbidokat képezhet. A szén reduktív és magas hőmérsékleten képes fémeket olvadni. A grafit szénelemek kristályos ásványa, kristályrácsa hatszögletű rétegszerkezet. Az egyes hálós rétegek közötti távolság 340pm, a szénatomok közötti távolság ugyanabban a hálós rétegben 142pm; A teljes réteges hasítással rendelkező hatszög alakú kristályrendszerhez tartozik. A hasítási felületet a molekuláris kötések uralják, amelyek gyengébben vonzódnak a molekulákhoz, így természetes lebegőképessége nagyon jó. A grafit, a gyémánt, a 60-os szén, a szén nanocsövek stb. Mind egyszerű anyagok a szénből, és ezek allotrópok. A grafit különleges tulajdonságai, magas hőmérsékleti ellenállás: a grafit olvadáspontja 3850 ± 50 ° C, forráspontja 4250 ° C. Az ultramagas hőmérsékletű ívégetés után is nagyon kicsi a súlycsökkenés, és a hőtágulási együttható is nagyon kicsi. A grafit szilárdsága növekszik a hőmérséklet növekedésével. 2000 ° C-on a grafit szilárdsága megduplázódik.

Tűzálló

A vas- és acéliparban grafit tűzálló anyagokat használnak ív kohók és oxigén konverterek tűzálló bélései, merőkanál tűzálló bélések stb .; a grafit tűzálló anyagok főleg integrált öntőanyagok, magnézium-karbon téglák és alumínium grafit tűzálló anyagok. A grafitot filmképző anyagként használják a por kohászatában és a fém öntésében is. Grafitport adnak az olvadt acélhoz az acél széntartalmának növelése érdekében, így a magas szén-dioxid-tartalmú acél számos kiváló tulajdonsággal rendelkezik.

Vezető anyag

Az elektromos iparban elektródák, ecsetek, szénrudak, széncsövek, higany pozitív áramú készülékek pozitív elektródái, grafitmosók, telefonalkatrészek, televíziós képcsövek bevonatai stb.

Kopásálló kenőanyag

A grafitot gyakran használják kenőanyagként a gépiparban. A kenőolaj nem használható nagy sebességű, magas hőmérsékletű és nagy nyomású körülmények között, míg a grafit kopásálló anyagai nagy csúszósebességgel -200 és 2000 ° C közötti hőmérsékleten működhetnek kenőolaj nélkül. Sok maró közeget szállító berendezés széles körben használ grafit anyagokat dugattyúcsészék, tömítések és csapágyak készítéséhez. Futás közben nincs szükségük kenőolaj hozzáadására. A grafit emulzió sok fémmegmunkáláshoz (huzalhúzás, csőhúzás) is jó kenőanyag.

Korrózióálló anyagok

A speciálisan feldolgozott grafitot, amelynek korrózióállósága, jó hővezető képessége és alacsony áteresztőképessége jellemző, széles körben használják hőcserélők, reakciótartályok, kondenzátorok, égéstornyok, abszorpciós tornyok, hűtők, fűtőberendezések és szűrők gyártásához, szivattyúberendezések . Széles körben használják a petrolkémiai iparban, a hidrometallurgiában, a sav-bázis előállításában, a szintetikus szálakban, a papírgyártásban és más ipari ágazatokban, amelyek sok fémanyagot takaríthatnak meg

Magas hőmérsékletű kohászati ​​anyagok

Mivel a grafitnak kis hőtágulási együtthatója van, és ellenáll a gyors hidegnek és gyors hőváltozásnak, üvegformaként használható. A grafit felhasználása után a vastartalmú fémek pontos méretekkel és magas felületi megmunkálási sebességgel öntvényeket kaphatnak. Feldolgozás vagy kis feldolgozás nélkül használható. Takarítson meg sok fémet. A cementált keményfém és egyéb por kohászati ​​eljárások előállításához általában grafit anyagokat használnak porcelán csónakok készítéséhez présformákhoz és szintereléshez. Az egykristályos szilíciumkristályos növekedési tégelyek, a regionális finomító edények, a tartószerelvények, az indukciós fűtőelemek stb. Mind nagy tisztaságú grafitból készülnek. Ezenkívül a grafit felhasználható vákuum olvasztására grafit szigetelő táblák és alapok, magas hőmérsékleten ellenálló kemence csövek és egyéb alkatrészek számára is.

Atomenergia és védelmi ipar

A grafit jó neutron moderátorral rendelkezik, amelyet atomreaktorokban használnak. Jelenleg az urán-grafit reaktorok a legelterjedtebb atomreaktorok. A nukleáris reaktorban áramként használt lassító anyagnak magas olvadáspontúnak, stabilitással és korrózióval szemben ellenállónak kell lennie. A grafit teljes mértékben megfelel a fenti követelményeknek. Az atomreaktorokban használt grafit tisztasága nagyon magas, és a szennyezőanyag-tartalom nem haladhatja meg a tíz ppm-et. Különösen a bórtartalomnak kevesebbnek kell lennie, mint 0,5 ppm. A honvédelmi iparban a grafitot szilárd tüzelőanyagú rakétafúvókák, rakéta-orr-kúpok, repülőgép-alkatrészek, hőszigetelő anyagok és sugárvédelmi anyagok gyártására is használják.