高温材料

 


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石墨是一种重要的非金属矿物。它的化学成分与金刚石一样,主要是碳元素,它是元古时代的石炭经过不断碳化而形成的。
性质、特征:
石墨具有一般非金属矿材料的许多优良性能,它是人类已知元素中最耐高温的材料,其熔点达3800。石墨的热膨胀系数很低,体积稳定,又耐低温,因此能抗急冷急热。其化学性能也非常稳定,有优良的耐化学侵蚀性能,除不能抗氧化性气体或氧化剂的侵蚀外,在常温条件下,无论强酸、强碱,化学气体或有机溶剂均对它不起侵蚀作用。将石墨块投入熔融金属液中,不但不起反应或熔软,其强度反而增高,因此,其耐高温性能可以持久。这是其它材料所不具有的独特性能。
石墨具有金属的某些性能,诸如导热性能和导电性能等。
石墨的导热性,不仅超过钢铁、铅等金属材料,而且随温度升高,导热系数降低。这和一般金属材料不同,一般金属的导热系数随着温度的升高而增大。在极高的温度下,石墨甚至趋于绝热状态,因此,在超高温度条件下,石墨的隔热化性能是可靠的。
石墨的导电性能也有与一般金属不同之处。如将石墨的晶体按一定方向排列,再同时加温、加压,就能制成“定向石墨”。“定向石墨”的导电性有一种极端各异性现象,即石墨经过取向后,其顺向导电性能比非顺向导电性能高1000倍。
石墨是无机物,但又具有与有机合成塑料相类似的某些性能,诸如轻质、吸热性能高、可塑性好等。因此,天然石墨易加工成为任何复杂的体形。此外,因其硬度低,便可切削到很高的精确程度。由于石墨的体积稳定,成型后不易因温度升降而收缩或膨胀,因此,能将石墨制成耐高温的精确模型,在冶金方面有很大用途。目前,人们已利用其耐高温、耐腐蚀、容易成型等特点,制成各种火箭导弹中复杂形状的部件。
石墨还可以在高温高压下,制成特硬大块,以致金刚石钻具也无法对之进行加工。实际上高纯石墨在10万个大气压力下,经过24小时2400的连续高温,就能变成金刚石。但天然石墨硬度很低,容易磨细粉末。这种石墨粉末可作为高速转动轴承的高温润滑剂,它不会被高温熔化而流失。在许多金属拔丝中,要制成比头发还细的金属丝,就需要大量石墨润滑剂。由于石墨在高温条件下,与金属不起反应,就保证了金属细丝的纯洁。
总之,石墨是特殊的非金属材料,由于具有许多优良性能,在冶金、机械、国防等部门有广泛应用。