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石墨制品的体密度与其它性能的关系

作者: 发布时间:2018/3/25 1:39:25 浏览人次:

 一、石墨制品的体密度与其它性能的关系
    不同用途的炭和石墨制品所要求的性能指标也不相同。但一般都希望制品有足够的体密度。当然有的制品对体密度没有特殊要求也有的要求体密度越低越好。
    用于反应堆的减速剂石墨。体密度是最重要的指标之一。因为中子的慢化主要是中子和减速剂原子间弹性碰撞时发生的能量传递而引起的。对于一种有效的减速材料单位体积的碰撞率必须是相当高,而通胀率与单位体积的减速机和数成正比,所以要减小反应堆芯体积,简述技师没得体面度不宜过低。例如把体力重1.65增加到2.00克/立方厘米。则石墨体积可减少20%。
    石墨制品用做结构材料和不透性材料时,其制品须有相当高的体密度。
    石墨制品的体密度对其电导率、热导率、机械强度、抗氧化性都有着直接影响。此外体密度也使制品的渗透性能润滑和抗磨性能发生改变。
    提高体密度对改善热膨胀系数和降低模具不利,因此在热冲击情况下使用的石墨制品,不能片面的追求高的体密度。
    1.体密度与机械强度的关系
    石墨制品的机械强度与体密度的依赖关系。石墨制品的强度依赖强烈的依赖于制品的体密度。
    2.体密度与比电阻的关系
    石墨制品由于空隙的存在降低了电流传导的有效截面,因此石墨制品的电阻与其体积密度有关。
    3.体密度与热导率和抗热震因子的关系
    石墨热导率介于铝和软钢之间。材料一般是比电阻越低其热导率越高,对热处理温度2600度以上的什么材料。体密度和比电阻的关系说明体密度对热导率的影响。
    石墨电极和作为结构材料的石墨制品,其抗热震性能对使用的影响,已为人们所公认,决定抗热震因子的热导率,抗拉强度,杨氏模量,热膨胀系数等指标。都与制品的体积密度密切相关。并且随着体积密度提高而增大。因此提出“合适体密度”问题。选取“合适体密度”要根据产品使用条件。对于不同原料、不同工艺生产出的制品,其“合适的体密度”将有所不同。
    二、提高石墨制品体密度的方法
    1.增大体积收缩来提高体密度。
    焙烧品经过石墨化其重量损失约2.6%,欲在石墨化工序提高制品的体密度,根本的要增大体积收缩。
    使用特殊树脂作为粘结剂,可提高制品在焙烧和石墨化工序的体收缩。降低制品在1400——2100度范围内的温度提升速度。也可以收到增大体收缩的效果。
    2.焙烧品和在焙烧提高制品的体密度
    浸渍度是衡量浸渍程度的一个量,他首先决定于表现浸渍的程度。
    成焦值是一个很重要的量,它首先取决于浸溃剂(包括掺加剂)。高温沥青比中温沥青有较大的成焦值。浸渍时,于浸渍剂中掺加过多蕙油,对成焦值不利。
    成焦值与焙烧温升速度有关。温升速度减慢,则成焦值增大(同时提高制品的收缩率)。这个结果是在粘结剂发生深度裂解形成焦炭的温度范围内发生的。对于煤沥青,这个范围大致为300~425℃。所以浸渍接头直接石墨化将使成焦值降低。据实测,浸渍接头直接石墨化与二次焙烧后再石墨化,成焦值约减少7%。
    成焦值与焙烧体系中的气氛有关,由于制品内粘结剂的分解和制品的气孔率远小于填料,造成制品与填料间产生气体浓度梯度。这个梯度越大,制品内气体扩散速度越大,从而使制品中气体分解加剧,造成成焦值减小。为了获得较大的成焦值,填料的透气度不能过大。加压焙烧对于提高制品的体密度是十分有效的。
    成焦值与焙烧填充料的吸附性有关,在不改变透气度的情况下,提高填料的分散性及表面积,将使成焦值降低。
    3.一次焙烧工序提高制品体密度的途径
    要控制最终产品体密度,必须测量并控制生制品的体密度。并可看出,粘结剂量过大,对制品体密度是不利的,因为粘结剂中40%的重量在焙烧过程以挥发物逸出。但实践也证明,粘结剂过少,生制品中会出现许多孔隙,也会降低体密度并对其它性能指标有影响。
    实践证明,为了在最小粘结剂量下获得适宜于压型的糊,可在配料中加入部分石墨以减少压出阻力;加入10~25%生碎,可降低1~2%粘结剂量,同样适于成型,适当地延长混捏时间和提高混捏温度或实行闷糊,也可以减少粘结剂用量。
    生制品毛坯在焙烧过程中收缩与很多因素有关,而且这些因素往往又是相互影响的。这些因素有成型压力、方法、粘结剂质量、数量、原料及其缎烧温度,以及焙烧的温升速度及焙烧条件(气氛压力)等。

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