Лекция 14 Графит

Неорганические материалы

К неорганическим полимерным материалам относятся минеральное стекло, ситаллы, керамика и др. Этим минералам присущи негорючесть, высокая стойкость к нагреву, химическая стойкость, неподверженность старению, большая твердость, хорошая сопротивляемость сжимающим нагрузкам.
Однако они обладают повышенной хрупкостью, плохо переносят резкую смену температур. Слабо сопротивляются растягивающим и изгибающим усилиями, имеют большую плотность по сравнению с органическими полимерными материалами. Основой неорганических материалов являются главным образом оксиды и бескислородные соединения металлов. Поскольку большинство неорганических материалов содержит различные соединения кремния с другими элементами, эти материалы объединяют общим названием силикатные.
В настоящее время применяют не только соединения кремния, но и чистые оксиды алюминия, магния, циркония и другие, обладающие более ценными техническими свойствами, чем обычные силикатные материалы.
В группу неорганических полимеров входит также графит.

Неметаллические материалы подразделяют на графит, неорганическое стекло, стеклокристаллические материалы – ситаллы и керамику.

Неорганические материалы 1. Графит Графит является одной из аллотропических разновидностей углерода. Это полимерный материал кристаллического пластинчатого строения (рис.14.1). Слоистая структура графита и слабая связь между соседними плоскостями обуславливает анизотропию всех свойств кристаллов графита во взаимно перпендикулярных направлениях. Между отдельными пластинками в решетке графита имеются свободные электроны, сообщающие графиту электро- и теплопроводность Рис. 14.1. Кристаллическая решётка графита. А и С – кристаллические оси. и металлический блеск. Графит не плавится при атмосферном давлении, а при 37000С сублимируется (испаряется) минуя стадию плавления, который связан с затратой значительной тепловой энергии на этот процесс. Графит встречается в природе, а также получается искусственным путем. Качество природного графита невысоки, он содержит много примесей, порист, свойства почти изотропны. Искусственные виды графита: технический и пиролитический. Эти виды графита обладают совершенной кристаллической структурой, высокой анизотропией свойств и являются высокотемпературными конструкционными материалами. Пиролитический графит получается из газообразного сырья. Он представляет собой продукт пиролиза углеводородов (метана), который осаждается на нагретых до 1000-25000С на поверхностях формы из технического графита или керамики. Пирографит характеризуется степенью анизотропии, равной 100 (и более):1. Физико-механические свойства искусственного графита. Свойства графита зависят от природы исходного сырья, технологии получения, плотности, степени ориентации кристаллов. Графит легко расщепляется по плоскости спайности. Твердость его не большая. Плотность пористого графита составляет 200-1200 кг/м3, конструкционного 1500-1850 кг/м3.

Пирографита 1950 –2200 кг/м³. (теоретическая плотность графита 2265 кг\м³). Пористость может составлять 80%.
Графит является очень хрупким материалом. Его прочность при сжатии выше, чем при изгибе и растяжении. Для графита характерно увеличение прочности и модуля упругости при нагреве. Поэтому его можно использовать и как проводник теплоты, и как теплоизолятор. Коэффициент линейного расширения низкий и с повышением температуры растет незначительно.Графит устойчив к воздействию тепловых ударов. Сочетание особых свойств графита делает его перспективным материалом. Он обладает высокой жаропрочностью и теплозащитен и работающий по принципу абляции.
В условиях применения графита при высоких температурах, когда теплоотдача излучением является решающим фактором теплообмена, большое значение имеет степень черноты поверхности материала.

Степень черноты графитовых материалов составляет 0,7 – 0,9, она вырастает при нагреве и

шероховатости поверхности.
Таблица 73

Физико-механические свойства искусственного графита