Реферат на тему графитоуглеродные материалы

Обновлено: 02.07.2024

УГЛЕГРАФИТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, техн. материалы на основе прир. или синтетич. графита. Характеризуются высокой жаростойкостью (до 3700 о С при давлении до 20 ГПа), высокой прочностью при повыш. т-рах, окислит, стойкостью на воздухе, в паро-воздушной и агрессивных неокислит. средах; нек-рые углеграфитовые материалы обладают также высоким (до 800 ГПа) модулем упругости.

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Кажущаяся плотн., г/см 3

перпендикулярно оси прессования

параллельно оси прессования

Температурный коэф. линейного расши-рения, К -1

перпендикулярно оси прессования

параллельно оси прессования

Модуль Юнга, МПа

Для получения большинства углеграфитовых материалов используют в-ва с большим содержанием углерода - кам.-уг. и нефтяные пеки, полиэфирные смолы, целлюлозу, полиакрилонитрил и др. Поскольку физ.-хим. св-ва углеграфитовых материалов зависят гл. обр. от степени упорядочения в объеме материала кристаллов графита, исходное соед. подвергают термич. обработке. На первом этапе после дробления орг. соед. подвергают термич. разложению при 500-1500 0 C в инертной или восстановит, среде (стадия т. наз. карбонизации). Дальнейшая обработка при 2000-2800 С приводит к образованию в материале гексагон. структуры графита (стадия графитации). Полученные таким образом заготовки углеграфитовых материалов содержат не менее 99% углерода и имеют плотн. 1,9-2,0 г/см 3 . Детали из них формуют прессованием, продавливанием через мундштук и др. способами. Нек-рые св-ва наиб, распространенных углеграфитовых материалов представлены в таблице.

Стеклоуглерод- твердый продукт карбонизации отвержденных термореактивных смол (напр., феноло-формальд.), целлюлозы, ароматич. углеводородов и др. в-в, к-рые, минуя жидкую фазу, превращаются в карбонизованные продукты. Процесс осуществляют медленным нагревом в-в в восстановит, или инертной среде, иногда с введением наполнителей (напр., сажи). При т-ре выше т-ры графитации стеклоуглерод сохраняет мелкокристаллич. изотропную структуру, устойчив к диффузии неуглеродных примесей (напр., металлов). Изделия из него получают прессованием или литьем. Как особо чистый материал стеклоуглерод используют гл. обр. при изготовлении электродов для электро-хим. произ-в, термостойкой хим. посуды для вакуумного испарения металлов, тиглей для выращивания монокристаллов полупроводников.

У глеграфитовые материалы применяют в качестве конструкц., жаростойких (для оснастки и футеровки высокотемпературных электронагреват. печей) и фрикционных (в авиатехнике) материалов, для изготовления нагревателей, абсорберов, углепластиков и др.

Графит является кристаллической модификацией углерода. Плотность графита составляет 2210-2260 кг / м3. Прочность на сжатие ov = 16-30 МПа. Графит обладает множеством уникальных свойств.

Кислотостойкость, нерастворим в органических растворителях, низкий коэффициент трения, высокая проводимость, хорошая резка. На основе графита получаются графитоуглеродистые материалы, из которых изготавливаются электрические контакты, плавильные тигли, литейные формы, материалы подшипников и т. Д.

Углеграфитовые антифрикционные материалы предназначены для работы без смазки в качестве подшипников, уплотнительных устройств и других фрикционных компонентов при скоростях скольжения до 100 м / с и жестких условиях.

К ним относятся графитопластовые антифрикционные материалы на эпоксидно-силиконовых связующих марок AMS-1, AMC-3 и AMC-5. Фторопласт 4 Материал на основе фторсодержащего графита на основе марок AFGM, AFG-80VS, 7V-2A.

Антифрикционные графитизированные материалы, такие как NIGRAN и NIGRAN-V

Углеграфитовый материал с повышенной механической прочностью при высоких температурах. Графит для ЭДМ выпускается в виде брусков марки ЭЭГ и ЭСППЗУ. Графит марки МГ, ГМЗ, ППГ используются для производства тиглей, вакуумного печного оборудования, нагревателей, защитных кожухов термопар, антикоррозионных и жаростойких труб.

Углеграфитовые антифрикционные материалы

Обработанный кремнием графит SG-M, SG-T и SG-P используется для изготовления электрических нагревателей, которые работают в среде окислительного газа. Боросилиевый графит БСТ-30 предназначен для изготовления жаропрочного литейного оборудования. Графит для производства химического оборудования класса АТМ-1 и АТМ-ИТ, работающего при температуре от -18 до + 150 ° С.

Композитные материалы — это искусственные материалы, которые получаются путем сочетания компонентов с различными свойствами. Одним компонентом является матрица (основа), а другим — отвердитель (волокна, частицы).

В качестве матрицы используются полимеры, металлы, керамика и углеродные материалы. Отвердителями являются волокна, стекло, бор, углерод, органика, усы (карбиды, бориды, нитриды и т. Д.) И металлические проволоки с высокой прочностью и жесткостью. При приготовлении композиции эффективно используются индивидуальные свойства составляющей композиции.

Свойства композиционного материала зависят от состава компонентов, количественного соотношения и прочности связи между компонентами.

Комбинируя объемное содержание компонентов, в зависимости от цели, может быть получен материал, имеющий необходимую прочность, термостойкость и модуль упругости, или могут быть получены необходимые специальные свойства, такие как состав, такой как магнетизм.

Графитопластовые антифрикционные материалы

В то же время формирование свойств полученного материала представляет собой не только изменение температурно-временного режима или изменение природы среды (инертность, окисление, восстановление), но также размер частиц наполнителя (например, кокса) при производстве продуктов из графита углерода. Также зависит от изменений в

Анизотропия физико-механических свойств углеграфитовых материалов зависит не только от анизотропии углеродного материала, из которого изготовлен продукт, но и от условий образования продукта. Таким образом, предпочтительная ориентация зерна развивается во время прессования.

Во время экструзионного прессования овальные и пластинчатые частицы располагаются с максимальным размером, параллельным направлению прессования. При вдавливании в форму она перпендикулярна движению плунжера. Свойства материала, полученного экструзией, проявляют большую анизотропию, чем материал, спрессованный в форму.

Углеграфитовые материалы

Химические свойства в основном определяются окислительной стабильностью по отношению к кислороду. Углеродные материалы начинают окисляться на воздухе при температуре около 350 ° С и начинают окисляться графитом при температуре около 450 ° С.

В 1980-х годах XIX века были разработаны и применены в промышленности основные технологические методы производства изделий из графита графита.

Эти основные технические операции усложняются многими дополнительными операциями, но все еще сохраняются при производстве материалов графитового графита. Рисунок 1.3 является принципиальной схемой производства углеграфитового материала.

Основными операциями, которые определяют процесс производства углеродных графитовых материалов, являются обжиг, прессование, обжиг и графитизация. Остальная часть операции связана с подготовкой и содержит основные этапы.

Содержание упрочнителя в композиционных материалах

Отжиг — это термическая обработка углеродного материала, который не содержит воздуха при высоких температурах. Все углеродные наполнители подвергаются этой операции, кроме графита и сажи.

Отжиг является одним из основных и решающих звеньев в производственном цикле технологии материалов из углеродного графита, поскольку он оказывает существенное влияние на качественные показатели и поведенческие характеристики готового продукта.

Основной целью обжига является предварительная усадка углеродного наполнителя.

При прокаливании углеродного наполнителя различные физико-химические изменения происходят одновременно с усадкой. Большая часть летучего материала удаляется, удельный вес увеличивается, а электропроводность и механическая прочность увеличиваются.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Презентация на тему: " Виды углеграфитовых материалов (УГМ) Лекция 2. Рис. 1. Термическая стабильность углеродных наноструктур." — Транскрипт:

1 Виды углеграфитовых материалов (УГМ) Лекция 2

2 Рис. 1. Термическая стабильность углеродных наноструктур

5 Классы УГМ 1. электродные изделия; 2. огнеупорные материалы; 3. химически стойкие изделия (конструкционные материалы); 4. электроугольные изделия; 5. антифрикционные изделия; 6. графитированные блоки и детали для атомной энергетики; 7. углеродистые массы и пасты; 8. углеродные волокна и углепластики; 9. углеродные наноматериалы.

6 1. Электродные изделия В зависимости от исходного сырья делятся на: 1. угольные – антрацит; 2. коксовые – малозольный кокс; 3. графитовые – графит (естественный, искусственный, пропитанный смолами; измельченный, пропитанный фенолформальдегидной смолой); 4. графитированные – малозольные коксы с дальнейшей графитацией.

7 Основные свойства электродов ПоказателиУгольные электроды Графитированн ые электроды Зольность, %0,2–0,50,05–0,10 Плотность, кг/м – –2250 Удельное электрическое сопротивление, мкОм ۟ м30–807–15 Коэффициент теплопроводности λ, Вт/мК 4,2–8,4122–210

8 Основным видом катодной продукции являются: катодные блоки, из которых выкладываются подина и боковые стенки электролизеров, используемых для электролиза оксида алюминия; графитированные аноды, применяемые для получения хлора, каустической соды при электролизе водных растворов хлорида натрия, которые должны обладать максимальной электропроводностью.

10 2. Огнеупорные материалы При высоких температурах (выше 2000 °С) углеродистые материалы, в силу своих специфических свойств и относительно низкой стоимости, незаменимы при строительстве различных типов печей.

12 3. Химически стойкие изделия В настоящее время теплообменная аппаратура из графита успешно применяется в большинстве производств с агрессивными средами. Для усиления свойств графита его пропитывают синтетическими смолами и получают композиты. Пористые углеграфитовые материалы применяются для фильтрации газов и жидкостей.

13 4. Электроугольные изделия В отличие от электродных электроугольные изделия являются более мелкими: 1. щетки в контактах электрических машин; 2. осветительные угли в буровых лампах; 3. угли в спектральном анализе; 4. элементные угли.

14 5. Антифрикционные изделия Графит обладает свойством самосмазываемости. При работе пары графит–металл на поверхности металла образуется тонкая пленка ориентированных кристаллов графита, которая обеспечивает устойчивый режим скольжения. Эти изделия способны работать в широком интервале температур (от –200 до °С), при высоких скоростях скольжения (до 100 м/с) в агрессивных средах.

15 6. Графитовые материалы для атомной энергетики Углеграфитовые материалы используются в ядерных реакторах в качестве замедлителей и отражателей нейтронов в активной зоне реактора. Из четырех видов замедлителей – простая вода, тяжелая вода, бериллий и графит – последний является одним из подходящих замедлителей. Он практически не поглощает тепловые нейтроны.

16 7. Углеродные массы и пасты Используют в самоспекающихся электродах (электродная и анодная масса), они служат для заполнения швов между углеграфитовыми блоками Самоспекающийся электрод представляет собой металлический кожух, заполненный электродной массой. Под действием высокой температуры масса спекается, приобретая свойства угольных электродов.

17 Электролизер с самообжигающимся анодом

18 Углеродные массы и пасты применяются: 1. при кладке и футеровке печей, а также для набивки подин электролизеров и печей; 2. производство алюминия и феросплавов; 3. производство карбида кальция; 4. производство фосфора; 5. производство абразивных материалов.

19 8. Углеродные волокна и углепластики Углеродные волокна. Независимо от метода получения углеродных волокон форму изделию придают на стадии предварительной обработки, при пиролизе эта форма уже не изменяется.

20 Углеродные нановолокна и нанотрубки, получаемые из углеродных остатков Состоят из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей и заканчиваются обычно полусферической головкой Пряжа из сверхтонких мономолекуляных углеродных волокон диаметром

21 Важные механические свойства: прочность на разрыв модуль упругости Углеродные волокна классифицируют на: высокопрочные (>3 ГПа) сверхвысокопрочные (>4,5 ГПа) низкомодульные (Е350 ГПа) ультравысокомодульные (Е>450 ГПа).

22 Получение углеродных волокон 1. выдавливания через отверстия (фильеры) с вытяжкой, при этом структурные элементы полимера, вначале имеющие форму спирали или глобулы, приобретают форму фибрилл (нитевидных образований); 2. стабилизация волокна (обычно окислительная) придает неплавкость при последующей обработке.

23 Сырье для производства углеродных волокон 1. Полиакрилонитрил (ПАН) – формирование упорядоченной графитоподобной сетки происходит довольно легко; 2. Гидроцеллюлоза (ГЦ) – присутствие кислородных атомов затрудняет создание непрерывной ароматизированной структуры углеродного материала. Карбонизация ПАН и ГЦ-волокон происходит в интервале температур 400– 900 °С, а графитация – 1800–2500 °С.

24 Стеклоуглерод Стеклоуглерод – продукт термической переработки сетчатых полимеров: фенолформальдегидных смол (ФФС), целлюлозы. Структура стеклоуглерода – это клубок беспорядочно переплетенных углеродных лент, состоящих из микрокристаллитов, сшитых углеродными связями различной кратности.

25 Получение стеклоуглерода 300–400 °С – реакции дегидратации с замыканием циклов и значительно уменьшается содержание кислорода; >600 °С – раскрытие фурановых циклов и последующая ароматизация; 700 до 3000 °С – рост гексагональных структур с выделением водорода (не поддается графитации даже при температуре 3000 °С).

26 9. Углеродные наноматериалы – фуллерен; – нанотрубка; – нанографит.

27 Фуллерены Фуллерены молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода (sp 2 -гибридизация). Брутто формула C n, n=74, 76, 78, 80, 82 и 84.

28 Нанотрубки Однослойная нанотрубка представляет собой цилиндр, получаемый сворачиванием графенового слоя с бесшовным соединением его кромок. Экспериментально установлено, что диаметр однослойных трубок составляет приблизительно 0,7–2,0 нм, а длина их может быть в пределах от сотен нанометров до микрометра.

29 Однослойные углеродные нанотрубки трех разных типов хиральности

30 Нанографиты Они являются структурными элементами (блоками) многих пористых углеродных материалов. Нанографитовые частицы связаны друг с другом небольшим числом С–С-связей sp 3 - типа. Систему несвязанных друг с другом нанографитовых частиц можно получить термообработкой при высоких температурах в инертной газовой среде алмазного порошка, состоящего из частиц нанометрового размера.

Характеристика углерода
Нахождение в природе
Свойства
Виды углеродных соединений
Содержание в атмосфере
Графит
Свойства
Структура
Условия нахождения в природе
Искусственный синтез
Применение
Углеграфитовые материалы
Свойства некоторых углеграфитовых материалов
Применение
Графитопласты
Получение
Свойства
Применение

Изготовление дизельных топлив по стандартам ЕС

формат doc
размер 143 КБ
добавлен 23 ноября 2010 г.

Реферат на тему "Изготовление дизельных топлив по стандартам ЕС", Национальный авиационный университет, 3 курс, факультет летательных аппаратов, специальность "Технологии аэропортов и горюче-смазочные материалы"

Композиционные триботехнические материалы на основе олигомеров сшивающихся смол

формат rtf
размер 182.14 КБ
добавлен 27 января 2012 г.

Полимерные материалы

формат docx
размер 334.4 КБ
добавлен 30 января 2012 г.

Россия, Екатеринбург, Уральский государственный Лесотехнический университет. 2011. - 23 с. дисциплина: "Технологии конструкционных материалов". Полимер. Классификация полимеров. Особенности полимеров. Историческая справка. Наука о полимерах. Полимеризация. Виды полимеризации. Исторические данные. Синтетические полимеры. Искусственные полимерные материалы. Рассмотрим несколько видов полимерных материалов:

Презентация. Коллоидная химия наночастиц (Лекция)

формат ppt
размер 10.75 МБ
добавлен 23 октября 2011 г.

Презентация содержит 77 слайдов. В лекции представлены классификация наноматериалов: нанотрубки, фуллерены, нанопористые материалы и др. Описаны методы получения наночастиц, применение материалов в медицине, промышленности, военном деле.

Расчет и конструкции, пресс-формы для эластомерных материалов

формат docx
размер 161.81 КБ
добавлен 11 апреля 2010 г.

Расчет гнездности оснастки и характеристика оборудования, Расчет исполнительных размеров формообразующих деталей, Расчет РТИ по основным параметрам (шины 185/65R14), Расчет установленного ресурса оснастки, материалы для изготовления БГТУ 5- курс.

Расчет и проектирование однокорпусного выпарного аппарата с вынесенной греющей камерой

формат docx
размер 114.45 КБ
добавлен 08 апреля 2010 г.

2010г. , 45 страниц. Преподаватель - Плотникова Н. С. Введение Теоретическая часть Сравнительная характеристика аппаратов для данного процесса Физико-химическая характеристика продуктов заданного процесса Эксплуатация теплообменных аппаратов Материалы, применяемые для изготовления теплообменников Техника безопасности и охрана окружающей среды Расчетная часть Материальный расчет Тепловой расчет Конструктивный расчет Заключение Литература

Реферат по химии. Полупроводниковые материалы и их свойства

формат doc, txt
размер 245.43 КБ
добавлен 26 января 2011 г.

Ртуть и ее воздействие на живые организмы

формат doc
размер 132.5 КБ
добавлен 31 мая 2009 г.

В данной работе представлены материалы для ознакомления с основными источниками ртути в окружающей среде и в производстве, подробно рассмотрено токсическое действие ртути и ее производных на живые организмы. г. Челябинск, ЮУрГУ.

Спектроскопические методы для исследования наноматериалов

формат pdf
размер 1.77 МБ
добавлен 30 декабря 2010 г.

Факультет наук о материалах МГУ Материалы экспериментального тура 4-й Всероссийской интернет олимпиады по нанотехнологиям. Автор Ирина Колесник.

Франций

формат doc
размер 85 КБ
добавлен 27 января 2012 г.

Реферат сделан студентом 5 курса химического факультета ВятГГУ по дисциплине "Радиационная химия". Реферат состоит из 10 стр., материалы собраны из 4 источников. Оглавление: Открытие и выделение Изотопы франция Атомные, физические и химические свойства Применение Литература

Читайте также: