Grafitt er et mineral, en stabil krystallinsk modifikasjon av karbon. Den beholder sine opprinnelige egenskaper under standardforhold. Materialet er ildfast, tilstrekkelig tett og har høy elektrisk ledningsevne. Det viser seg ved oppvarming av antrasitt uten lufttilgang. Det brukes i støperier, i produksjon av stål, samt til smøring i valseproduksjon. Men disse områdene dekker ikke alle bruksområder.
Grunnleggende funksjoner
Hvis du er interessert i spørsmålet om hva som er tettheten til grafitt, bør du vite at denne parameteren er 2230 kg/m3. En annen allotropisk form for karbon er diamant, og det er derfor grafitt noen ganger sammenlignes med det. Sistnevnte har elektrisk ledende egenskaper og fungerer som et halvmetall. Denne egenskapen har funnet veien inn i elektrodeproduksjonsprosessen.
Tettheten til grafitt er ikke alt du trenger å vite hvis du er interessert i dette mineralet. Det er også andre egenskaper å vurdere. For eksempel smelter ikke denne krystallinske modifikasjonen av karbon, men nårutsatt for en temperatur på 3500 °C antennes. Materialet passerer væskefasen og går over i gassform.
Men hvis forholdene tilsier en økning i trykk opp til 90 MPa, samt temperatur, kan smelting oppnås. Denne oppdagelsen ble gjort mens de studerte egenskapene til diamant da de prøvde å syntetisere den. Men det var ikke mulig å få tak i dette materialet fra smeltet grafitt.
Crystal gitter
Krystallgitteret til grafitt sørger for tilstedeværelsen av karbonatomer. Den har en lagdelt struktur. Avstanden mellom individuelle lag kan nå 0,335 nm. I gitteret binder karbonatomer seg til tre andre karbonatomer.
Gitteret kan være sekskantet og romboedrisk. I hvert lag er karbonatomer plassert overfor de sentrale delene av sekskantene. De sistnevnte er i tilstøtende lag, deretter gjentas posisjonen til lagene, noe som skjer etter ett.
Produksjon av kunstig grafitt
Grafitt og dets egenskaper er ikke det eneste du bør vite hvis du er interessert i dette mineralet. Det er også viktig å spørre om produksjonen av en kunstig variant. Det skiller seg fra et naturlig materiale ved at syntesen produserer et stoff med spesifiserte parametere.
Avfall av petroleumskoks og kullsand brukes i produksjonen. En blanding av finkornede elementer brennes, og avkjøles deretter i ca. 5 uker. Påvirkningen av temperaturen i det første trinnet er ledsaget av densopptil 1200 °C.
For å øke den teoretiske tettheten til grafitt, impregneres arbeidsstykker med sand. I sluttfasen foregår grafitisering, det innebærer varmebehandling av materialet i en spesiell ovn, hvor temperaturen når 3000 °C. I dette tilfellet er det mulig å danne et krystallgitter.
Denne grafitten har høy termisk ledningsevne og utmerket elektrisk ledningsevne. Anisotropien til egenskaper er iboende i et mineral oppnådd ved ekstrudering. I dag brukes en nyere teknologi, som kalles isostatisk pressing. Dette gjør det mulig å produsere et materiale som har lav friksjonskoeffisient. Den har isotropiske egenskaper.
Tettheten av grafitt (g/cm3), som oppnås under ekstruderingsprosessen, når 2,23. Den samme indikatoren for den isostatiske rekrystalliserte varianten, avhengig av merke, kan nå 5 g/cm 3. Slikt materiale brukes til fremstilling av emner i store størrelser, hvis lengde og diameter er henholdsvis 1000 og 500 mm, samt til produksjon av støpedeler og støpeformer som har antifriksjonsegenskaper.
Hovedmerker
I dag benyttes muligheten for syntese med ulike kornstørrelser. Som et resultat kan grafitt klassifiseres i:
- coarse;
- medium;
- finkornet;
- finkornet.
Elementer av den første når en diameter på 3000 mikron. Hvis vi snakker om en mellomkornet variant, er kornstørrelsen 500µm. Finkornet grafittkvalitet MPG med en kornstørrelse på opptil 50 mikron utmerker seg. Det er også et finkornet isotropisk mineral av merket MIG-1, hvis partiklene har størrelser fra 30 til 150 mikron. Finkornet grafitt og isostatisk grafitt har korn opp til 30 mikron i størrelse, deres minste diameter er 1 mikron.
Using kunstig grafitt
Du kjenner allerede tettheten til grafitt. Det er imidlertid også viktig å studere bruksområdet for den kunstige sorten. Det brukes i alle bransjer. Elektroder er laget av grovkornet. Finkornet struktur går til produksjon av formede produkter som har en kompleks form.
Bruken av et kunstig mineral gjorde det mulig å oppnå høy presisjon i produksjonen av deler. I dag produseres utstyr som fullt ut oppfyller dette århundrets standarder.
Ytterligere informasjon om tetthet og termisk ekspansjon
Avhengig av tilsetningsstoffet, kan den høyeste tettheten av grafitt være 5g/cm3. Minimumsverdien er 2. Den er iboende i rekrystallisert grafitt. Enkeltkrystaller har høy anisotropi, dette skyldes strukturen til krystallgitteret. I basalplanene er termisk ekspansjon negativ opp til 427 °C. Dette tyder på at mineralet krymper.
Med økende temperatur synker dens absolutte verdi. Ved temperaturnivået over er termisk ekspansjon positiv. Denrettet vinkelrett på basalplanene. Temperaturekspansjonskoeffisienten er nesten uavhengig av temperaturen og overskrider verdien med mer enn 20 ganger sammenlignet med den gjennomsnittlige absolutte koeffisienten for basalplanene.
Hva annet du trenger å vite om holdbarhet
Styrken og tettheten til grafitt endres med økende temperatur. For de fleste kunstige grafitter øker strekkfastheten med en faktor på 2,5 med økende temperatur. Maksimalverdien når 2800 °C.
Trykkstyrken øker med 1,6 ganger når temperaturen når 2200 °C. Skjær- og elastisitetsmodulene øker med 1,6 ganger når temperaturen når 1600 °C.
Avslutningsvis
Formen definerer variantene av grafitt, som kan være: lamellformet, flassende og sfæriske. Flake kalles også karbonglødning. Grafitt er også en mikrostrukturell bestanddel av formbart, grått duktilt jern og komprimert grafittstøpejern. I dette tilfellet er det sammensatt av karbon og bestemmer de spesifikke egenskapene til støpejern.
Dette materialet ble brukt til å lage inskripsjoner og tegninger for rundt 4000 år siden. Navnet kommer fra ordet "skrive". Forekomstene ligger der forekomster av bitumen og steinkull har vært utsatt for høye temperaturer.
