Grafitul este un mineral, o modificare cristalină stabilă a carbonului. Își păstrează proprietățile originale în condiții standard. Materialul este refractar, suficient de dens și are o conductivitate electrică ridicată. Se dovedește prin încălzirea antracitului fără acces la aer. Este folosit în turnătorii, la fabricarea oțelului, precum și pentru lubrifiere în producția de laminare. Dar aceste zone nu acoperă toate domeniile de utilizare.
Funcții de bază
Dacă sunteți interesat de întrebarea care este densitatea grafitului, ar trebui să știți că acest parametru este de 2230 kg/m3. O altă formă alotropică de carbon este diamantul, motiv pentru care grafitul este uneori comparat cu acesta. Acesta din urmă are caracteristici conductoare electric și acționează ca un semimetal. Această proprietate și-a găsit drumul în procesul de fabricare a electrozilor.
Densitatea grafitului nu este tot ce trebuie să știți dacă sunteți interesat de acest mineral. Există și alte proprietăți de luat în considerare. De exemplu, această modificare cristalină a carbonului nu se topește, ci cândexpus la o temperatură de 3500 °C se aprinde. Materialul trece faza lichidă, trecând în stare gazoasă.
Cu toate acestea, dacă condițiile prevăd o creștere a presiunii de până la 90 MPa, precum și a temperaturii, atunci se poate realiza topirea. Această descoperire a fost făcută în timp ce studiau proprietățile diamantului când încercau să-l sintetizeze. Dar nu a fost posibil să se obțină acest material din grafit topit.
Zare cristalină
Rețeaua cristalină a grafitului asigură prezența atomilor de carbon. Are o structură stratificată. Distanța dintre straturi individuale poate ajunge la 0,335 nm. În rețea, atomii de carbon se leagă cu alți trei atomi de carbon.
Zarea poate fi hexagonală și romboedrică. În fiecare strat, atomii de carbon sunt situați vizavi de părțile centrale ale hexagoanelor. Acestea din urmă sunt în straturi adiacente, apoi se repetă poziția straturilor, ceea ce se întâmplă după unu.
Producerea de grafit artificial
Graphitul și proprietățile sale nu sunt singurul lucru pe care ar trebui să-l știi dacă ești interesat de acest mineral. De asemenea, este important să întrebați despre producția unui soi artificial. Diferă de un material natural prin faptul că sinteza produce o substanță cu parametri specificați.
Deșeurile de cocs de petrol și nisip de cărbune sunt folosite în producție. Se arde un amestec de elemente cu granulație fină, apoi se răcește timp de aproximativ 5 săptămâni. Impactul temperaturii în prima etapă este însoțit de acestapână la 1200 °C.
Pentru a crește densitatea teoretică a grafitului, piesele de prelucrat sunt impregnate cu nisip. În etapa finală are loc grafitizarea, implicând tratarea termică a materialului într-un cuptor special, unde temperatura ajunge la 3000 °C. În acest caz, este posibil să se formeze o rețea cristalină.
Acest grafit are o conductivitate termică ridicată și o conductivitate electrică excelentă. Anizotropia proprietăților este inerentă unui mineral obținut prin extrudare. Astăzi, se folosește o tehnologie mai nouă, care se numește presare izostatică. Acest lucru face posibilă producerea unui material care are un coeficient de frecare scăzut. Are proprietăți izotrope.
Densitatea grafitului (g/cm3), care se obține în timpul procesului de extrudare, ajunge la 2,23. Același indicator pentru soiul recristalizat izostatic, în funcție de marcă, poate ajunge la 5 g/cm 3. Un astfel de material este utilizat pentru fabricarea semifabricatelor de dimensiuni mari, a căror lungime și diametru sunt de 1000, respectiv 500 mm, precum și pentru producția de piese de turnare și matrițe care au proprietăți anti-fricțiune.
Mărci principale
Astăzi se folosește posibilitatea sintezei cu diferite mărimi ale granulelor. Drept urmare, grafitul poate fi clasificat în:
- gros;
- mediu;
- granulație fină;
- granulație fină.
Elementele primului ajung la un diametru de 3.000 de microni. Dacă vorbim despre un soi cu granulație medie, atunci dimensiunea boabelor este de 500µm. Se distinge MPG din grafit cu granulație fină, cu o dimensiune a granulelor de până la 50 de microni. Există, de asemenea, un mineral izotrop cu granulație fină de marca MIG-1, ale cărui particule au dimensiuni de la 30 la 150 de microni. Grafitul cu granulație fină și grafitul izostatic au granule de până la 30 de microni, diametrul minim este de 1 micron.
Folosind grafit artificial
Cunoașteți deja densitatea grafitului. Cu toate acestea, este, de asemenea, important să se studieze zona de utilizare a soiului artificial. Se aplică în toate industriile. Electrozii sunt fabricați din granulație grosieră. Structura cu granulație fină merge la producția de produse modelate care au o formă complexă.
Folosirea unui mineral artificial a făcut posibilă obținerea unei precizii ridicate la fabricarea pieselor. Astăzi, sunt produse echipamente care îndeplinesc pe deplin standardele acestui secol.
Informații suplimentare despre densitate și dilatare termică
În funcție de aditiv, cea mai mare densitate a grafitului poate fi de 5g/cm3. Valoarea minimă este 2. Este inerentă grafitului recristalizat. Cristalele simple au o anizotropie ridicată, aceasta se datorează structurii rețelei cristaline. În planurile bazale, dilatarea termică este negativă până la 427 °C. Acest lucru sugerează că mineralul se micșorează.
Odată cu creșterea temperaturii, valoarea sa absolută scade. La nivelul de temperatură de mai sus, dilatarea termică este pozitivă. Aceastaîndreptate perpendicular pe planurile bazale. Coeficientul de temperatură de expansiune este aproape independent de temperatură și depășește valoarea de peste 20 de ori în comparație cu coeficientul absolut mediu pentru planurile bazale.
Ce mai trebuie să știți despre durabilitate
Rezistența și densitatea grafitului se modifică odată cu creșterea temperaturii. Pentru majoritatea grafiților artificiali, rezistența la tracțiune crește cu un factor de 2,5 odată cu creșterea temperaturii. Valoarea maximă atinge 2800 °C.
Rezistența la compresiune crește de 1,6 ori când temperatura atinge 2.200 °C. Modulele de forfecare și de elasticitate cresc de 1,6 ori când temperatura atinge 1.600 °C.
În concluzie
Forma definește soiurile de grafit, care pot fi: lamelare, fulgioase și sferice. Fulgii se mai numesc și recoacere cu carbon. Grafitul este, de asemenea, un constituent microstructural al fontei maleabile, cenușie, ductilă și al fontei cu grafit compactat. În acest caz, este compus din carbon și determină proprietățile specifice fontei.
Acest material a fost folosit pentru a crea inscripții și desene în urmă cu aproximativ 4.000 de ani. Numele său provine de la cuvântul „scrie”. Depozitele sunt situate acolo unde depozitele de bitum și cărbune au fost expuse la temperaturi ridicate.
