21. Yüzyılın En Umut Verici Malzeme Ve Uygulamaları

Giriş:

Grafit elementel karbonun bir allotrope'sudur. Her karbon atomunun çevresi, kovalent bir molekül oluşturmak için kovalent olarak bağlanmış diğer üç karbon atomla (petekte düzenlenmiş birden fazla altıgen) bağlanır. Her karbon atom bir elektron yaydığı için, bu elektronlar serbestçe hareket edebilir, bu nedenle grafit bir elektrik iletkenidir. Grafit en yumuşak minerallerden biridir ve kullanım alanları kalem uçları ve yağlayıcıların üretimini içerir. Karbon, periyodik tablonun ikinci döneminin IVA grubunda bulunan metalik olmayan bir elementtir.

özellik

Elementel karbonun kimyasal özellikleri oda sıcaklığında nispeten kararlıdır ve suda çözünmez, asit seyreltilir, alkali ve organik çözücüleri seyreltin; karbondioksit veya karbon monoksit üretmek için farklı yüksek sıcaklıklarda oksijenle reaksiyona sokup yanar; halojenler arasında, sadece flor elementel karbon ile doğrudan reaksiyona alabilir; Yüksek sıcaklık altında, elementel karbonun asit tarafından oksitilmesi daha kolaydır; yüksek sıcaklıkta, karbon da metal karbürler oluşturmak için birçok metal ile reaksiyona sokabilir. Karbon indirgeyicidir ve yüksek sıcaklıklarda metalleri koklayabilir. Grafit karbon elementlerinin kristal bir mineralidir ve kristal kafesi altıgen katmanlı bir yapıdır. Her ağ katmanı arasındaki mesafe 340pm ve aynı ağ katmanındaki karbon atomları arasındaki mesafe 142pm'dir; Tam katmanlı dekolteli altıgen kristal sisteme aittir. Bölünme yüzeyine moleküllere karşı daha zayıf bir çekime sahip olan moleküler bağlar hakimdir, bu nedenle doğal yüzdürülme kabiliyeti çok iyidir. Grafit, elmas, karbon 60, karbon nanotüpler vb. Grafitin özel özellikleri, yüksek sıcaklık direnci: grafit erime noktası 3850±50 °C ve kaynama noktası 4250 °C'dir. Ultra yüksek sıcaklık ark yandıktan sonra bile, kilo kaybı çok küçüktür ve termal genleşme katsayısı da çok küçüktür. Grafit gücü artan sıcaklıkla artar. 2000°C'de grafit gücü iki katına çıkarın.

Refrakter

Demir çelik endüstrisinde, grafit refrakterler ark patlatma fırınlarının ve oksijen dönüştürücülerin refrakter astarları, kepçe refrakter astarları vb. grafit rerakterler esas olarak entegre döküm malzemeleri, magnezyum karbon tuğlalar ve alüminyum grafit rerakterlerdir. Grafit ayrıca toz metalurjisi ve metal döküm için film oluşturan bir malzeme olarak da kullanılır. Grafit tozu, çeliğin karbon içeriğini artırmak için erimiş çeliğe eklenir, böylece yüksek karbonlu çelik birçok mükemmel özelliğe sahiptir.

İlrgürücü malzeme

Elektrik endüstrisinde elektrotlar, fırçalar, karbon çubuklar, karbon tüpler, cıva pozitif akım cihazlarının pozitif elektrotları, grafit yıkayıcılar, telefon parçaları, televizyon resim tüpleri için kaplamalar vb.

Aşınmaya dayanıklı yağlama malzemesi

Grafit genellikle makine endüstrisinde bir yağlayıcı olarak kullanılır. Yağlama yağı yüksek hızlı, yüksek sıcaklık ve yüksek basınç koşullarında kullanılamazken, grafit aşınmaya dayanıklı malzemeler yağlama yağı olmadan -200 ila 2000 °C sıcaklıkta yüksek kayma hızlarında çalışabilir. Aşındırıcı ortam taşıyan birçok ekipman, piston kapları, contalar ve rulmanlar yapmak için grafit malzemeleri yaygın olarak kullanır. Çalışırken yağlama yağı eklemelerine gerek yoktur. Grafit emülsiyon ayrıca birçok metal işleme (tel çekme, boru çekme) için iyi bir yağlayıcıdır.

Korozyona dayanıklı malzemeler

Korozyon direnci, iyi ısı iletkenliği ve düşük geçirgenlik özelliklerine sahip özel işlenmiş grafit, ısı eşanjörleri, reaksiyon tankları, kondenserler, yanma kuleleri, emme kuleleri, soğutucular, ısıtıcılar ve filtreler , Pompa ekipmanlarının üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Petrokimya endüstrisinde, hidrometalürjide, asit bazlı üretimde, sentetik elyafta, kağıt yapımında ve diğer endüstriyel sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır, bu da birçok metal malzemeden tasarruf edebilir

Yüksek sıcaklık metalürjik malzemeler

Grafit küçük bir termal genleşme katsayısına sahip olduğundan ve hızlı soğuk ve hızlı ısı değişimine dayanabildiğinden, cam kalıp olarak kullanılabilir. Grafit kullanıldıktan sonra, demirli metaller hassas boyutlara ve yüksek yüzey bitirme oranına sahip dökümler elde edebilir. İşleme veya biraz işleme olmadan kullanılabilir. Çok fazla metal tasarrufu. Çimentolu karbür ve diğer toz metalurji proseslerinin üretimi genellikle sıkıştırma kalıpları ve sinterleme için porselen tekneler yapmak için grafit malzemeler kullanır. Tek kristal silikon kristal büyüme potaları, bölgesel arıtma kapları, destek armatürleri, indüksiyon ısıtıcıları vb. Ek olarak, grafit vakum eritme grafit yalıtım levhaları ve tabanları, yüksek sıcaklığa direnç fırın tüpleri ve diğer bileşenler için de kullanılabilir.

Atom Enerjisi ve Savunma Sanayii

Grafit atom reaktörlerinde kullanılan iyi bir nötron moderatörüne sahiptir. Uranyum-grafit reaktörleri şu anda en yaygın kullanılan atom reaktörleridir. Güç olarak kullanılan nükleer reaktördeki delerasyon malzemesi yüksek erime noktasına, stabiliteye ve korozyon direncine sahip olmalıdır. Grafit yukarıdaki gereksinimleri tam olarak karşılayabilir. Atom reaktörlerinde kullanılan grafit saflığı çok yüksektir ve safsızlık içeriği onlarca ppm'i geçmemelidir. Özellikle, bor içeriği 0,5 ppm'den az olmalıdır. Milli savunma sanayinde grafit, katı yakıtlı roket nozulları, füze burun konileri, havacılık ekipmanlarının parçaları, ısı yalıtım malzemeleri ve radyasyondan korunma malzemeleri yapmak için de kullanılmaktadır.