Grafiet Mechanische Eigenschappen Gids: Alles wat u moet weten

De mechanische eigenschappen van grafiet zijn verschillende eigenschappen die ontstaan onder invloed van kracht. Deze eigenschappen kunnen duidelijk worden afgeleid uit de structurele bijzonderheid van grafiet - koolstofatomen binnen elke laag hebben een stevige covalente binding, maar tussen de lagen is de binding zwak.

Mechanische eigenschappen van grafiet

Grafiet Druksterkte

De druksterkte van grafiet is anisotroop en de sterkte parallel aan het vlak is veel hoger dan die in de verticale richting. De druksterkte van koolstofelektroden in de parallelle richting is bijvoorbeeld 21,6~49,0 MPa, terwijl de druksterkte in de verticale richting slechts 11,7~29,4 MPa is. Bovendien wordt de druksterkte van pyrolytisch grafiet bij hoge temperatuur sterk verbeterd tot 137,3 MPa.

Grafiet buigsterkte

De buigsterkte van grafiet verschilt in richting: 4,9~12,7MPa in de parallelle richting en 5,8~15,7MPa in de verticale richting. De buigsterkte van grafiet neemt toe met de temperatuurstijging, wat duidt op zeer uitstekende mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen.

Grafiet Elastische Modulus

Grafiet elasticiteitsmodulus weerspiegelt de relatie tussen spanning en rek, parallelle richting meer dan verticale richting, kamertemperatuur is bijzonder kritisch. Als de temperatuur stijgt, is de verandering van de elasticiteitsmodulus erg belangrijk voor het voorspellen van de mechanische prestaties.

Grafiet Thermische Uitzettingscoëfficiënt

Grafiet verandert met de temperatuur en het verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt is duidelijk tussen verschillende richtingen. Pyrolytisch grafiet heeft een uitstekende structuur en een goede maatvastheid bij hoge temperatuur.

Grafiet Opbrengststerkte

De vloeigrens weerspiegelt het vermogen van grafiet om van elastische vervorming over te gaan naar plastische vervorming, en de grootte ervan wordt sterk beïnvloed door richting en temperatuur. De vloeigrens wordt sterk verbeterd bij hoge temperatuur, wat overeenkomt met een omgeving met hoge temperaturen.

Hardheid van grafiet

De hardheid van grafiet is anisotroop en hangt af van de testmethode; de hardheid kan worden bepaald door indrukking of terugkaatsing. Pyrolytisch grafiet heeft een relatief hoge hardheid en is bijzonder geschikt voor toepassingen met hoge precisie. De hardheid hangt af van de richting waarin en de manier waarop de belasting wordt uitgeoefend.

Toepassing op basis van mechanische eigenschappen van grafiet

Toepassingen voor hoge temperaturen

Vaak gebruikt in ovenonderdelen, kroezenen mallen voor metaalgieten kan het materiaal zijn structurele integriteit behouden en bestand zijn tegen vervorming bij extreem hoge temperaturen. Daarnaast vermindert de lage thermische uitzettingscoëfficiënt effectief de thermische spanning en vertoont het een uitstekende duurzaamheid bij snelle temperatuurwisselingen.

Ruimtevaart en defensie

Door zijn lichte gewicht, hoge sterkte-gewichtsverhouding en zeer temperatuurbestendige eigenschappen heeft het brede toepassingen in de productie van raketten. sproeiersthermische beschermingssystemen en structurele onderdelen. Met zijn mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen kan grafiet een zeer goede stabiliteit realiseren in extreme omgevingen. Bovendien kan de anisotropie ervan worden geoptimaliseerd door het ontwerp om te voldoen aan de verschillende prestatievereisten van componenten.

Nucleaire industrie

Goede mechanische eigenschappen en chemische stabiliteit zorgen ervoor dat grafiet zowel als moderator als structureel materiaal kan dienen in nucleair reactoren. Grafiet heeft een lage neutronenabsorptiedoorsnede en een hoge druksterkte, waardoor dit materiaal zeer lang stabiel kan werken in omstandigheden met hoge straling en hoge temperaturen.

Smering en afdichting

Grafiet heeft een lage hardheid, goede zelfsmerende eigenschappen en een hoge druksterkte. Het kan op grote schaal worden gebruikt in lagerspakkingen en afdichtingen van industriële apparatuur. De lage wrijvingscoëfficiënt en uitstekende slijtvastheid zijn bijzonder geschikt voor afdichtingen in omgevingen met hoge druk, hoge temperaturen en chemische corrosie.

Invloed op de mechanische eigenschappen van grafiet

Grafiet kristalstructuur

De korrelgrenzen van de Stone-Wales defecten hebben een enorme invloed op de treksterkte en het breukgedrag. De gebieden waar de defecten een hoge dichtheidsstructuur hebben, kunnen ook een lagere mechanische sterkte hebben, omdat de plaatselijke spanning geconcentreerd kan zijn.

Grafiet productiemethode

Polykristallijn grafiet gesynthetiseerd door CVD bevat meestal korrelgrenzen, wat zorgt voor een lagere treksterkte. Eenkristallijn grafiet heeft echter betere mechanische eigenschappen, simpelweg omdat er minder defecten zijn.

Grafiet korrelgrootte en oriëntatie

Dit komt omdat grotere korrels een meer continue route bieden voor de verdeling van spanning, waardoor de sterkte toeneemt. Kleinere korrels zouden echter leiden tot grotere brosheid en verdere vermindering van de totale sterkte door meer korrelgrenzen.

Grafiet oppervlaktemodificatie en functionalisatie

Oppervlaktemodificatie en functionalisering zorgen voor een verbetering van de interacties aan het oppervlak en een meer homogene verdeling van spanningen, waardoor defecten minder storingen veroorzaken. Gefunctionaliseerde oppervlakken kunnen bijvoorbeeld taaier zijn en beter bestand tegen scheurgroei.

Conclusie

Als niet-metalen materiaal bepalen de structuur en morfologie van grafiet meestal de mechanische eigenschappen. De uitstekende mechanische eigenschappen van grafiet worden ook op grote schaal gebruikt in veel industriële gebieden. In de toekomst zal de toepassing van de mechanische eigenschappen van grafiet nog uitgebreider en diepgaander worden door de voortdurende vooruitgang en verbetering van wetenschap en technologie. Dit zal een nieuwe richting geven aan de ontwikkeling van de industrie en wetenschap en technologie.