Smeltpunt van grafiet

Het smeltpunt van grafiet is belangrijk voor de staalbatterij- en halfgeleiderindustrie. Smelt grafiet? Deze vraag wordt vaak gesteld tijdens reizen om grafiet te onderzoeken. De hoge temperatuurbestendigheid die het smeltpunt van grafiet biedt, legt een solide basis voor technologische doorbraken en procesinnovaties op vele gebieden.

De specifieke waarde van het smeltpunt van grafiet

Het smeltpunt van grafiet is een hoge waarde op de temperatuurschaal van Fahrenheit. Normaal ligt het smeltpunt van grafiet rond de 6332°F.

De geaccepteerde waarde van het smeltpunt van grafiet

In wetenschappelijk onderzoek ligt het geaccepteerde smeltpunt van grafiet rond 3652-3697 °C bij standaard atmosferische druk (verschillende experimentele omstandigheden en meetmethoden kunnen leiden tot kleine verschillen in waarden). Dit temperatuurbereik laat zien dat grafiet bestand is tegen extreem hoge hitte-eigenschappen. En het laat ook zien dat het een materiaal is dat bestand is tegen hoge temperaturen.

Vergelijk de smeltpunten van andere koolstofallotropen

Vergeleken met grafiet is het smeltpunt van diamant (diamant) ook erg hoog. Het smeltpunt van diamant ligt rond de 4000 °C. Dit komt omdat de kristalstructuur van diamant en grafiet verschillend is. Diamant is een typisch atomair kristal, waarbij elk koolstofatoom en vier aangrenzende koolstofatomen covalente bindingen hebben. Grafiet is een gemengd kristal, dat zowel covalente bindingen als intermoleculaire krachten heeft, maar de totale smeltwarmte is nog steeds erg hoog.

Factoren die het smeltpunt van grafiet beïnvloeden

Kristalstructuur is dominant

Het hoge smeltpunt van grafiet heeft vooral te maken met de structuur. Het grafietkristal is een hexagonale vlakke netwerkstructuur die bestaat uit covalente bindingen tussen koolstofatomen, met zwakke van der Waals krachten tussen de lagen. Tijdens verhitting moeten deze covalente bindingen worden overwonnen om het grafiet te laten smelten. En deze covalente bindingen zijn sterk, dus er zijn zeer hoge temperaturen voor nodig. Tegelijkertijd hebben externe druk en andere factoren ook een zekere invloed op het smeltpunt, maar bij standaard atmosferische druk is dit effect relatief klein.

Storing door onzuiverheidselementen

Als het grafiet onzuiverheden bevat, zoals boor, stikstof, enz, zal de roosterintegriteit en chemische bindingsenergie van het grafietkristal veranderen en vervolgens het smeltpunt beïnvloeden. Onzuiverheden kunnen de homogeniteit van de covalente binding tot op zekere hoogte vernietigen, waardoor het smeltpunt lager of hoger wordt, afhankelijk van het type en de inhoud van de onzuiverheden.

Externe omgeving correlatie

Hoewel het effect van druk relatief klein is bij standaard atmosferische druk. Maar de extreem hoge druk comprimeert de grafietkristalstructuur en versterkt de interatomaire interactie. Hierdoor wordt het smeltpunt verhoogd. Als de atmosfeer in een bepaalde atmosfeer reageert met grafiet, kunnen de oppervlaktestructuur en de samenstelling van grafiet veranderen. Dit beïnvloedt de thermische stabiliteit en het smeltpunt.

Het belang van het smeltpunt van grafiet in praktische toepassingen

De grafietkroes

De grafietkroes maakt gebruik van het hoge smeltpunt van grafiet. In de metallurgische industrie is het nodig om verschillende metalen te smelten, zoals koper, ijzer, enz. De grafietkroes is bestand tegen de hoge temperatuur wanneer het metaal wordt gesmolten en reageert niet met het metaal om de zuiverheid van het metaal te waarborgen. Bij chemische experimenten op hoge temperatuur is grafiet door zijn hoge smeltpunt ook een ideaal materiaal voor reactievaten. In de elektronica-industrie wordt grafiet ook gebruikt voor de warmteafvoer van elektronische componenten in omgevingen met hoge temperaturen. Door de hoge temperatuurbestendigheid is het tot op zekere hoogte bestand tegen schade door hoge temperaturen aan de eigen structuur en prestaties. Het geleidt de warmte effectief naar buiten en zorgt voor een normale werking van elektronische componenten.

Op het gebied van lucht- en ruimtevaart

In de lucht- en ruimtevaarttechniek hebben raketstraalpijpen te maken met extreem hoge temperaturen en een luchtstroom met hoge snelheid. Met zijn hoge smeltpunt kan grafiet de hoge temperatuur van duizenden graden Celsius bij de straalpijp weerstaan en de stabiliteit van de structuur waarborgen. Ondertussen voorkomt het schade aan de straalpijp door het smelten van het materiaal en zorgt het voor een soepele voortstuwing van de raket.

Grafietblokken in metallurgische en weerstandsovens

Grafietblokken in metallurgische ovens en weerstandsovens maak volledig gebruik van de eigenschappen van grafiet met hoog smeltpunt. Bij het smelten van koper, ijzer en andere metalen kan het grafietblok lange tijd hoge temperaturen weerstaan en het hoge temperatuurmilieu in de oven handhaven. Bovendien reageert het niet met het metaal om de kwaliteit en zuiverheid van het smelten van metalen te waarborgen.

Grafiet kathode koolstofblok in aluminium elektrolyse

Het grafiet kathode koolstofblok speelt een belangrijke rol in het proces van aluminium elektrolyse. Het hoge smeltpunt maakt het stabiel in een elektrolytische omgeving met hoge temperaturen en biedt een geschikte elektrode-interface voor aluminiumionenreductie. Bovendien is het bestand tegen elektrolyt erosie en hoge temperatuur impact op een efficiënte en stabiele werking van aluminium elektrolytische productie te garanderen.

Conclusie

Grafiet heeft een hoog smeltpunt. De eigenschappen van het smeltpunt hangen nauw samen met de interne structuur en zijn ook uniek in vergelijking met de smeltpunten van andere koolstofallotropen, zoals diamant. Het onderzoek naar en het gebruik van het smeltpunt van grafiet zal ons helpen om de voordelen van grafiet beter te benutten. En vervolgens de toepassing ervan uit te breiden naar meer milieugerelateerde gebieden die te maken hebben met hoge temperaturen.