Grafiitti on mineraali, hiilen vakaa kiteinen muunnelma. Se säilyttää alkuperäiset ominaisuutensa normaaleissa olosuhteissa. Materiaali on tulenkestävää, riittävän tiheää ja sillä on korkea sähkönjohtavuus. Se selviää kuumentamalla antrasiittia ilman ilmaa. Sitä käytetään valimoissa, teräksen valmistuksessa sekä voitelussa valssaustuotannossa. Mutta nämä alueet eivät kata kaikkia käyttöalueita.
Perusominaisuudet
Jos olet kiinnostunut grafiitin tiheydestä, sinun tulee tietää, että tämä parametri on 2230 kg/m3. Toinen hiilen allotrooppinen muoto on timantti, minkä vuoksi grafiittia joskus verrataan siihen. Jälkimmäisellä on sähköä johtavat ominaisuudet ja se toimii puolimetallina. Tämä ominaisuus on löytänyt tiensä elektrodien valmistusprosessiin.
Grafiitin tiheys ei ole kaikki mitä sinun tarvitsee tietää, jos olet kiinnostunut tästä mineraalista. Muitakin ominaisuuksia on otettava huomioon. Esimerkiksi tämä hiilen kiteinen modifikaatio ei sula, mutta milloin3500 °C:n lämpötilassa syttyy palamaan. Materiaali läpäisee nestefaasin ja siirtyy kaasumaiseen tilaan.
Kuitenkin, jos olosuhteet sallivat paineen nousun 90 MPa:iin sekä lämpötilan, voidaan saavuttaa sulaminen. Tämä löytö tehtiin tutkiessaan timantin ominaisuuksia, kun he yrittivät syntetisoida sitä. Mutta tätä materiaalia ei ollut mahdollista saada sulasta grafiitista.
Kristalhila
Grafiitin kidehila mahdollistaa hiiliatomien läsnäolon. Siinä on kerrosrakenne. Yksittäisten kerrosten välinen etäisyys voi olla 0,335 nm. Hilassa hiiliatomit sitoutuvat kolmen muun hiiliatomin kanssa.
Hila voi olla kuusikulmainen ja romboedrinen. Jokaisessa kerroksessa hiiliatomit sijaitsevat vastapäätä kuusikulmioiden keskiosia. Jälkimmäiset ovat vierekkäisissä kerroksissa, sitten kerrosten sijainti toistetaan, mikä tapahtuu yhden jälkeen.
Keinotekoisen grafiitin tuotanto
Grafiitti ja sen ominaisuudet eivät ole ainoa asia, jonka sinun pitäisi tietää, jos olet kiinnostunut tästä mineraalista. On myös tärkeää kysyä keinotekoisen lajikkeen tuotannosta. Se eroaa luonnollisesta materiaalista siinä, että synteesi tuottaa aineen, jolla on tietyt parametrit.
Tuotannossa käytetään öljykoksin ja hiilihiekan jätettä. Hienojakoisten alkuaineiden seos poltetaan ja jäähdytetään sitten noin 5 viikon ajan. Lämpötilan vaikutukseen ensimmäisessä vaiheessa liittyy senjopa 1200 °C.
Grafiitin teoreettisen tiheyden lisäämiseksi työkappaleet kyllästetään hiekalla. Viimeisessä vaiheessa tapahtuu grafitointi, johon liittyy materiaalin lämpökäsittely erityisessä uunissa, jossa lämpötila saavuttaa 3000 °C. Tässä tapauksessa on mahdollista muodostaa kidehila.
Tällä grafiitilla on korkea lämmönjohtavuus ja erinomainen sähkönjohtavuus. Ominaisuuksien anisotropia on luontaista suulakepuristamalla saadulle mineraalille. Nykyään käytetään uudempaa tekniikkaa, jota kutsutaan isostaattiseksi puristukseksi. Tämä mahdollistaa materiaalin valmistamisen, jolla on alhainen kitkakerroin. Sillä on isotrooppisia ominaisuuksia.
Suulakepuristusprosessin aikana saadun grafiitin tiheys (g/cm3) on 2,23. Sama indikaattori isostaattisella uudelleenkiteytetyllä lajikkeella voi merkistä riippuen olla jopa 5 g/cm 3. Tällaista materiaalia käytetään suurikokoisten aihioiden valmistukseen, joiden pituus ja halkaisija ovat vastaavasti 1000 ja 500 mm, sekä valuosien ja muottien valmistukseen, joilla on kitkaa estäviä ominaisuuksia.
Päämerkit
Nykyään käytetään synteesin mahdollisuutta eri raekokoilla. Tämän seurauksena grafiitti voidaan luokitella:
- karkea;
- keskikokoinen;
- hienrakeinen;
- hienorakeinen.
Ensimmäisen elementit saavuttavat 3 000 mikronin halkaisijan. Jos puhumme keskirakeisesta lajikkeesta, jyväkoko on 500µm. Hienorakeinen grafiittilaatuinen MPG, jonka raekoko on jopa 50 mikronia, erotetaan. Mukana on myös MIG-1-merkkistä hienorakeista isotrooppista mineraalia, jonka hiukkasten koko on 30-150 mikronia. Hienorakeisen grafiitin ja isostaattisen grafiitin rakeet ovat kooltaan jopa 30 mikronia, niiden vähimmäishalkaisija on 1 mikroni.
Käytetään keinotekoista grafiittia
Tiedät jo grafiitin tiheyden. Tärkeää on kuitenkin myös tutkia keinotekoisen lajikkeen käyttöaluetta. Sitä sovelletaan kaikilla toimialoilla. Elektrodit on valmistettu karkearakeista. Hienorakeinen rakenne menee muotoiltujen tuotteiden tuotantoon, joilla on monimutkainen muoto.
Keinotekoisen mineraalin käyttö mahdollisti korkean tarkkuuden osien valmistuksessa. Nykyään valmistetaan laitteita, jotka täyttävät täysin tämän vuosisadan standardit.
Lisätietoja tiheydestä ja lämpölaajenemisesta
Lisäaineesta riippuen grafiitin suurin tiheys voi olla 5g/cm3. Pienin arvo on 2. Se on luontainen uudelleenkiteytetylle grafiitille. Yksittäisillä kiteillä on korkea anisotropia, mikä johtuu kidehilan rakenteesta. Perustasoissa lämpölaajeneminen on negatiivinen 427 °C:seen asti. Tämä viittaa siihen, että mineraali kutistuu.
Lämpötilan noustessa sen absoluuttinen arvo pienenee. Yllä olevalla lämpötilatasolla lämpölaajeneminen on positiivista. Sesuunnattu kohtisuoraan perustasoihin nähden. Lämpötilalaajenemiskerroin on lähes riippumaton lämpötilasta ja ylittää arvon yli 20 kertaa perustasojen keskimääräiseen absoluuttiseen kertoimeen verrattuna.
Mitä muuta sinun tulee tietää kestävyydestä
Grafiitin lujuus ja tiheys muuttuvat lämpötilan noustessa. Useimpien keinotekoisten grafiittien vetolujuus kasvaa kertoimella 2,5 lämpötilan noustessa. Maksimiarvo saavuttaa 2800 °C.
Puristuslujuus kasvaa 1,6 kertaa, kun lämpötila saavuttaa 2200 °C. Leikkaus- ja kimmomoduuli kasvaa 1,6-kertaiseksi, kun lämpötila saavuttaa 1 600 °C.
Lopuksi
Muoto määrittelee grafiitin lajikkeet, jotka voivat olla: lamellimainen, hilseilevä ja pallomainen. Hiutaletta kutsutaan myös hiilihehkutukseksi. Grafiitti on myös muokattavan, harmaan pallografiittivaluraudan ja tiivistetyn grafiittivaluraudan mikrorakenteellinen ainesosa. Tässä tapauksessa se koostuu hiilestä ja määrittää valuraudan erityisominaisuudet.
Tätä materiaalia käytettiin kirjoitusten ja piirustusten luomiseen noin 4 000 vuotta sitten. Sen nimi tulee sanasta "kirjoita". Esiintymät sijaitsevat paikoissa, joissa bitumi- ja kivihiilijäämät ovat altistuneet korkeille lämpötiloille.
